1

KAJIAN PERANCANGAN DAN PERFORMANSI SISTEM KONTROL

HIDRAULIK UNTUK MESIN DAN PERALATAN PERTANIAN

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Peralatan usaha tani sebelum abad ke-19 dihela oleh hewan, dibimbing

dengan tangan dan diangkat dengan manual. Kemudian, ketika peralatan dipasang

diatas roda, untuk menaikkan dan menurunkan unit-unit kerjanya digunakan tuas.

Alat pengangkat dengan tenaga mesin traktor dikembangkan pada tahun 1930 untuk

menaikkan dan menurunkan mesin tanam dan mesin pendagir yang dipasang pada

traktor untuk tanaman yang berbaris. Alat pengankut dengan tenaga hidraulik untuk

menaikkan peralatan yang dipasang pada traktor diperkenalkan pertama kali pada

tahun 1935. Alat pengangkut dengan tenaga hidraulik sekarang digunakan untuk

menaikkan, menurunkan, serta mengendalikan hampir semua macam peralatan

lapangan, yang berkisar dari bajak kecil, sampai dengan podium (platform) mesin

pemanen terpadu untuk biji-bijian dan teromol pemetik kapas. Sehingga pemakaian

dan penggunaan sistem hidrolik di zaman modern ini dapat memudahkan dan

membantu manusia dalam pengoperasian unit-unit peralatan berat.

Dalam menjalankan suatu system tertentu atau untuk membantu operasional

dari sebuah sistem, tidak jarang kita menggunakan rangkaian hidrolik. Sebagai

2

contoh untuk satu rangkaian kontainer yang memiliki beban beribu-ribu ton, untuk

mempermudah itu digunakanlah sistem hidrolik.

Dalam hidrolika terdapat beberapa cabang, tetapi cabang yang dapat

diterapkan untuk peralatan usaha tani menyangkut cairan dalam ruang tertutup di

bawah tekanan. Hukum dasar hidrostatika atau mekanika zat cair adalah seperti yang

didefinisikan oleh Blaise Pascal pada tahun 1635 sebagai berikut: “Tekanan pada

benda cair tertutup terpencar dengan sama rata tanpa berkurang kepada setiap bagian

cairan dan permukaan yang menahannya”(Smith,1990).

Suatu sistem hidrolik pada dasarnya adalah suatu cara untuk pemindahan daya

dari sumber daya ke mesin atau komponen yang dioperasikan. Daya yang sama dapat

dipindahkan dengan menggunakan sarana lain seperti misalnya sabuk, rantai, poros,

atau sambungan khusus lainya. Medium yang digunakan untuk pemindahan daya

dalam sistem hidrolik adalah cairan yang terdapat dalam pipa antara penggerak dan

anggota yang digerakkan. Keuntungan utama sistem hidrolik dibanding dengan cara

lainnya adalah bahwa cara ini menyediakan sarana yang sederhana untuk

memindahkan daya ke bagian-bagian mesin yang jauh, dan dengan mudah mengubah

gerak putar sumber dayamenjadi gerak dalam bentuk lain, seperti halnya gerak bolak

balik yang terjadi dalam silinder.

Sistem hidrolik yang modern akan mengandung beberapa suku atau

komponen, mengingat cara pemindahan daya ini diterapkan secara luas pada mesin-

mesin, seperti misalnya pada pemanen dengan daya sendiri. Dua komponen dasar

dalam semua system hidraulik mencakup pompa yang mengubah daya dari mesin

3

menjadi daya pada zat cair dan penggerak, yang mengubah daya zat cair menjadi

gerak dan kerja yang ditampilkan seperti misalnya silinder atau motor. Suku-suku

lain dalam sistem hidrolik mencakup bak tendon, pipa-pipa, sambungan, saringan,

dan berbagai katup.

Maka dari itu, untuk mengembangkan mesin dan peralatan pertanian yang

menerapkan sistem pompa hidrolik di dalamnya, maka penulis tertarik untuk

melakukan penelitian yang berjudul “Kajian Perancangan Dan Performansi

Sistem Kontrol Hidrolik Untuk Mesin Dan Peralatan Pertanian”

1.2 Perumusan Masalah

Pokok-pokok permasalahan dalam merencanakan pembuatan alat sistem kontrol

pompa hidrolik ini dapat dirumuskan anatara lain sebagai berikut:

1) Sistem pompa hidrolik dapat diterapkan dalam mesin dan peralatan

pertanian

2) Cara kerja mesin pompa hidraulik yang diaplikasikan dalam bidang pertanian.

3) Waktu yang dibutuhkan dalam langkah turun (maju) dan naik

(mundur).

4) Pemanfaatan sistem pompa hidrolik ke dalam bentuk aplikasi lain seperti pada

robotika pertanian yang akan sangat membantu pekerjaan manusia dalam

usaha pertanian ke depannya.

5) Pemanfaatan sistem pompa hidrolik dalam proses pengepresan bahan hasil

pertanian.

4

1.3 Tujuan dan Kegunaan Penelitian

1.3.1 Tujuan penelitian

Penulisan ini bertujuan untuk pemanfaatan sistem pompa hidrolik dalam

memudahkan pekerjaan para petani modern dalam menggunakan unit-unit atau

komponen-komponen alat atau mesin dalam pertanian.

1.3.2 Manfaat penelitian

Penelitian ini diharapkan membawa manfaat sebagai berikut:

1) Pengetahuan ilmiah dalam optimalisasi pompa hidrolik untuk mesin dan

peralatan pertanian

2) Pemanfaatan sistem pompa hidrolik dalam berbagai aplikasi di bidang

pertanian yang akan membantu kerja petani di era modern sehingga dapat

mensejahterakan petani Indonesia kedepannya.

3) Sebagai sumber informasi bagi peneliti lain yang ingin melakukan penelitian

pada bidang yang sama.

4) Untuk melatih dan menuangkan kreativitas dalam berfikir serta memberikan

5) Masukan poitif kepada pembaca tentang ilmu hidrolik.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Sistem Pompa hidrolik

Dalam sistem hidrolik fluida cair berfunsi sebagai penerus gaya. Minyak mineral

adalah jenis fluida yang sering dipakai. Pada perinsipnya bidang hidromekanik

(mekanika fluida) dibagi mejadi dua bagian seperti berikut :

Hidrostatik : yaitu mekanika fluida yang diam, disebut juga teori persamaan kondisi-

kondisi dalam fluida. Yang termasuk dalam hidrostatik murni adalah

pemindahan gaya dalam fluida. Seperti kita ketahui , contohnya adalah

pesawat tenaga hidrolik.

Hidrodinamik : yaitu mekanika fluida yang bergerak, disebut juga teori

aliran (fluida yang mengalir). Yang termasuk dalam hidrodinamik

murni adalah perubahan dari energi aliran dalam turbin pada jaringan

tenaga hidroelektrik.

Jadi perbedaan yang menonjol dari dua sistem di atas adalah dilihat dari fluida

cair itu sendiri. Apakah fluida cair itu bergerak karena dibangkitkan oleh suatu pesawat

utama (pompa hidrolik) atau karena beda potensial permukaan fluida cair yang

mengandung energi (pembangkit tenaga hidro)(Hartono, 1988).

6

2.2 Prinsip Kerja Sistem Pompa Hidraulik

Gambar 1. Diagram aliran sistem hidrolik(hartono, 1988).

Prinsip dalam rangkaian hidrolik adalah menggunakan fluida kerja berupa zat

cair yang dipindahkan dengan pompa hidrolik untuk menjalankan suatu sistem

tertentu(Ranald, 1986).

Pompa hidrolik menggunakan energi kinetik dari cairan yang dipompakan

pada suatu kolom dan energi tersebut diberikan pukulan yang tiba-tiba dan menjadi

energi dalam bentuk lain(energi tekan). Pompa ini berfungsi untuk mentransfer energi

mekanik menjadi energi hidrolik. Pompa hidrolik bekerja dengan cara menghisap oli

dari tangki hidrolik dan mendorongnya ke dalam sistem hidrolik dalam bentuk aliran

(flow). Aliran ini yang dimanfaatkan dengan cara merubahnya menjadi tekanan.

Tekanan dihasilkan dengan cara menghambat aliran oli dalam sistem hidrolik.

Hambatan ini dapat disebabkan oleh orifice, silinder, motor hidraulik, dan akuator.

PEMBANGKITMotor listrik

atau motor bakar

Energy listrik atau energy

panas

PompaHidrolik

EnergiMekanik

EnergiHidrolik

Kontrolhidrolik dan

unitpengatur

EnergiHidrolik

EnergiMekanik

PEMAKAI

Silinder dan motor

hidrolik

Operasielemen yangakan

digeakkan

7

Menurut(Aziz,2009) ada dua macam pompa hidrolik yang biasa digunakan yaitu

positive dan nonpositive displacement pump.

Ada dua macam peralatan yang biasanya digunakan dalam merubah energi

hidrolik menjadi energi mekanik yaitu motor hidrolik dan akuator. Motor hidrolik

mentransfer energi hidrolik menjadi energi mekanik dengan cara memanfaatkan

aliran oli dalam sistem merubahnya menjadi energi putaran yang dimanfaatkan untuk

menggerakkan roda, transmisi, pompa dan lain-lain(Sanjaya,2008).

2.3 Komponen-Komponen Sistem Pompa Hidrolik

2.3.1 Komponen

a. Hidrolik Tangki / Hydraulic Reservoir

Tangki hidrolik sebagai wadah oli untuk digunakan pada sistem hidrolik.

Oli panas yang dikembalikan dari sistem/actuator didinginkan dengan cara

menyebarkan panasnya. Dan menggunakan oil cooler sebagai pendingin oli,

kemudian kembali ke dalam tangki. Gelembung-gelembung udara dari oli mengisi

ruangan diatas permukaan oli. Untuk mempertahankan kondisi oli baik selama mesin

operasi, dilengkapi dengan saringan yang bertujuan agar kotoran debu dari udara

akan berkurang dan oli akan didesak masuk kedalam pompa.

b. Pompa

Pompa hidrolik berfungsi seperti jantung dalam tubuh manusia adalah sebagai

pemompa darah. Pompa hidrolik merupakan komponen dari sistem hidrolik yang

membuat oli mengalir atau pompa hidrolik sebagai sumber tenaga yang mengubah

tenaga mekanis menjadi tenaga hidrolik(Smith, 1990).

8

Efesiensi pompa

Faktor efesiensi pompa juga merupakan hal yang sangat penting. Seberapa

besar dapat melakukan kerja adalah suatu hal yang menentukan dalam pemilihan

pompa. Secara teori suatu pompa pemindahan positif mengubah jumlah fluida

hidrolik sama dengan pemindahan geometris (debit) per putaran poros pompa, dan

aliran keluarnya harus sebanding dengan kecepatan putar poros pompa. Walau

demikian aliran keluar sebenarnya lebih kecil dari pada pemindahan secara teoritis

dikarenakan oleh kebocoran dalam atau selip. Karena tekanan dalam sistem hidrolik

bertambah, kebocoran dalam yang melewati sela-sela pasangan gerakan dan penyekat

juga akan bertambah, dengan demikian efesiensi terhadap volume (volumetric

efficiency) akan menurun. Efesiensi volumetrik adalah perbandingan volume aliran

yang dihasilkan terhadap volume aliran teoritis pada suatu pompa. Dan hal yang

paling dominan pada penentuan efesiensi volumetrik ini adalah kebocoran-kebocoran

dalam suatu sistem(Hartono, 1988)

Efesiensi volumetrik (ηv) menentukan kebocoran dalam rata-rata pada putaran

per menit (RPM) dan tekanan tertentu (p). semua pompa memerlukan aliran dalam

untuk melumasi bagian-bagian bergerak dalam pompa. Efisiensi volumetrik dapat

ditentukan dengan rumus(Hartono, 1988):

efisiensi volumetrik ( ηv )= pemindahan sebenarnyapemindahan teoritis

x 100 %.....................

9

Efisiensi tenaga (ηp) merupakan besaran yang sering kali digunakan dalam

hitungan pemompaan, dan angka efisiensi ini adalah gabungan dari efisinsi

volumetrik dan efisiensi mekanik. Rumus yang digunakan untuk menghitung efisiensi

tenaga adalah(Hartono, 1988):

efisiensi tenaga (η p )= tenaga yang dihasilkantenaga yang dipakai

x100 %.............................

Perhitungan tenaga pompa.

Rumus dasar yang dipakai untuk menghitung tenaga pompa secara teoritis (ρ)

adalah:

P= p .Q .100ηp

....................................................................................................

Dimana : P = tenaga (W)

p = tekanan (bar)

Q = aliran rata-rata/debit (m3/det)

V=Q x100n x ηv

……………………………………………………….………

Dimana : V = volume pemindahan geometris (m3)

10

ηv= efesiensi volumetrik (%)

η=Q x100V x ηv

………………….…………………………………….……….

Dimana : η = pemindahan (liter)

Q=n xV x ηv

100 ...............................................................................................

c. Motor

Motor hidrolik atau disebut juga elemen penggerak rotari mengubah energi

hidrolik ke dalam torsi kemudian menjadi bentuk tenaga. Motor-motor hidrolik

adalah mirip-mirip menyerupai pompa hidrolik rotari dalam konstruksinya. Dan

sebenarnya beberapa pompa hidrolik juga dapat digunakan sebagai motor. Sebagai

pengganti dari fluidayang mendorong kedalam sistem sebagaimana yang dilakukan

oleh pompa, untuk motor adalah didorong oleh fluida melewati bagian yang

menimbulkan torsi dan menimbulkan gerakan putar (putaran)(Hartono, 1988).

Hitungan untuk motor hidrolik

Apabila diperkirakan bahwa suatu motortidak mempunyai elastisitas dan

bekerja tanpa rugi-rugi (efesiensi 100%), maka pemindahan volume (V) per putaran

pors (n) dihitung seperti :

V=Q X 60n

, atau V=A X π X d………………………………………………

11

Dimana A adalah jumlah luasan yang menerima tekanan per putaran, (d)

adalah diameter rata-rata pusat luasan yang menerima tekanan.

Aliran rata-rata (Q) yang diperlukan per (n) putaran per satuan waktu dapat

dihitung seperti :

Q=V X n60

, atau ¿V X n , apabila putaran diberikan per detik…………….

Hasil torsi (M) motor sebanding dengan volume pemindahannya (V) dan

tekanan (∆p) yang disebabkan oleh pembebanan. Hubungan ini dapat dihasilkan dari :

M=A X Δ p Xd2

→ Torsi=gaya X jarak radial…………………………

Apabila rumus untuk volume pemindahan (V) diselesaikan untuk luas

penampang (A) dan digabungkan kedalam rumus untuk torsi (M), kemudian torsi

motor dapat dinyatakan sebagai :

M=V X ∆ p2 X π

→ M=V X ∆ p X dπ X d X 2

………………………………………………..

12

Rumus untuk putaran motor (n) didatangkan oleh perubahan dari rumus aliran

rata-rata (Q) yang diperlukan :

n=QV

(memberikan n per detik)……………………………………………..

Hasil tenaga untuk motor hidrolik dihitung dari tekanan dan aliran rata-rata

yang diperlukan untuk menggerakkan beban. Rums yang diberikan untuk menghitung

tenaga (P) dengan (n) dibrikan dalam menit adalah :

P=∆ p X Q , atau P=2 X π X n X M60

……………………………………………

Untuk memperoleh hitungan motor yang teliti, rugi-rugi motor sebagaimana

dinyatakan dalam “ukuran motor” harus dimasukkan dalam perhitungan. Rumus

untuk aliran rata-rata motor yang diperlukan termasuk efisiensi volumetric (ηv) adalah

:

Q=V X n X 10060 X ηv

(ηv dinyatakan dalam porsentase)………………………….

13

Rumus untuk hasil torsi yang ditimbulkan, termasuk efisiensi mekanik (ηhm)

adalah :

M=V X Δ p X ηhm

2 X π X 100 (ηhm dinyatakan dalam porsentase)………………………..

Rumus untuk putaran motor (kecepatan), termasuk efisiensi volumetric (ηv)

adalah :

n=Q X ηv

V X 100 (ηv dinyatakan dalam porsentase)……………………………….

Rumus untuk hasil tenaga motor hidrolik termasuk efisiensi keseluruhan (ηo)

adalah :

P=2 X π X n X M X ηo

60 X 100 (ηo dinyatakan dalam porsentase)

………………………

d. Pipa Saluran

Ada tiga macam garis besar yang dipergunakan dalam penggambaran simbol

grafik untuk melambangkan pipa, selang dan saluran dalam sehubungan dengan

komponen-komponen hidrolik. Splid line digunkan melambangkan pipa kerja

hidrolik. Pipa kerja ini menyalurkan aliran utama oli dalam suatu sistem hidrolik.

14

Dashed line digunakan untuk melambangkan pipa kontrol hidrolik. Pipa control ini

menyalurkan sejumlah kecil oli yang dipergunakan sebagai aliran bantuan untuk

menggerakkan atau mengendalikan komponen hidrolik. Suatu ilustrasi simbol grafik

terdiri dari line kerja, Line kontrol dan line buang yang saling berpotongan.

Perpotongan di gambarkan dengan sebuah setengah lingkaran pada titik perpotongan

antara satu garis dengan garis line, atau digambarkan sebagai dua garis yang saling

bepotongan. Hubungan antara dua garis tidak dapat diduga kecuali jika diperhatikan

dengan sebuah titik penghubung. Titik penghubung di gunakan untuk

memperlihatkan suatu ilustrasi dimana garis-garis berhubungan. Jika sambungan

terjadi pada bentuk T , titik penghubung dapat diabaikan karena hubungan garis

antara kedua garis tersebut terlihat jelas. Bila diperlihatkan suatu arah aliran tertentu,

tanda kepala panah bisa ditambahkan pada garis di dalam gambar yang menunjukkan

arah aliran oli(smith, 1990).

Kecepatan aliran dalam konduktor

Jumlah fluida yang harus melewati knduktordalam periode waktu yang

diberikan (aliran rata-rata), adalah merupakan factor yang paling penting dalam

pemilihan diameter dalam suatu pipa, tabung, atau pipa fleksibel. Luas penampang

pipa yang diperlukan dapat dihitung dengan rumus (Hartono, 1988) :

A=QV

, atau d=√ aliranrata−rata0,785 x kecepatanrata−rata

, atau d=√ QV x0,785

…………………..

15

Dimana Q = aliran rata-rata (debit)

A = luas penampang pipa bagian dalam

V = kecepatan aliran fluida

e. Silinder hidrolik

Silider hidrolik merubah tenaga zat cair menjadi tenaga mekanik. Fluida yang

tertekan , menekan sisi piston silinder untuk menggerakan beberapa gerakan

mekanis(Smith, dkk, 1990).

Penggunaan silinder hidrolik dalam berbagai macam industry beraneka ragam

jenis dan bentuknya. Sehingga ditemui jenis-jenis silinder hidrolik menurut

pemakaian dan cara kerjanya.

Pada hidrolik yang memakai silinder tunggal hanya memberi gaya satu arah.

Tekanan oli hanya dialirkan pada satu sisi silinder. Torak dan batang toraknya

didorong keluar dari rumah silinder,dan bisa digunakan untuk menggerakkan beban.

Ketika tekanan oli dilepas, berat beban atau gaya pegas mendorong torak ke posisi

semula. Istilah ini sering disebut dengan “torak mundur”. Silinder ini biasanya

dipasang dalam arah tegak, dengan demikian mengakibatkan beban untuk turun

kembali ke posisi awal. Apabila silinder dipasang horizontal maka harus dilengkapi

dengan pegas untuk mengembalikan ke posisi awal secara otomatis(Hartono, 1988).

Rumus-rumus dasar untuk menghitung gaya silinder teoritis (N), tekanan

sistem yang diperlukan (Pa), dan luas penampang torak efektif.

16

Perubahan rumus untuk masing-masing factor adalah :

Gaya=tekanan X luas penampang → N=Pa X m2…………………..

Tekanan= Gayaluas penampang

→ Pa= N

m2…………………………………….

luas penampang= Gayatekanan

→=m2 NPa

…………………………………….

Tiga rumus yang berbeda bisa digunakan untuk menghitung luas penampang

torak. Rumus-rumus itu adalah :

Luas penampang ( m2)=0,7854 X d2=π X d2

4=π ∙ r2…………………

Apabila rugi-rugi karena gesekan dimasukkan, rumus dasar untuk gaya yang

dihasilkan terhadap tekanan dan gerakan maju mundur torak adalah :

Gaya=Tekanan X Luas penampang efektif XEfi siensi

100………………..

N=Pa X m2 X ηhm

100……………………………………………………………..

17

Jadi :

Gaya(maju)=Pa X d2 X 0,7854 X ηhm

100………………………………………….

Gaya(maju)=Pa X ¿¿¿………………………………………..

Dimana : d p = diameter torak (m)

dr = diameter batang torak (m), dan

ηhm= efesiensi hidro-mekanik (%)

Rumus dasar untuk menghitung kecepatan torak teoritis (v) dan aliran rata-

rata yang diperlukan (m3/detik) atau (Q) untuk suatu luas penampang torak (m2) atau

(A) adalah :

Aliranrata−rata (Q )=Kecepatan(v )X Luas penampang( A)→

m3

detik=m X m2

detik………………………………………

Kecepatan ( v )=aliranrata−rata(Q)luas penampang (A )

= m3/detik

m2 → m

detik……………………………………

18

luas penampang( A)=aliranrata−rata ¿¿

= m3/detik

m /detik → m2…………………………………

Kerusakan tiang, atau tekukan batang torak akan terjadi jika langkah torak

dalam hubungannya dengan diameter batang torak pada hasil gaya yang diperlukan

ke luar dari perbandingan (keamanan). Tekukan batang torak dihitung menurut

“Rumus Euler”, dimana batang torak dianggap sebagai kelompok yang menimbulkan

tekukan.

Rumus Euler = η2 X E X I

Sk2

………………………………………………

Beban operasi maksimum dalam kondisi aman (dalam Newton) adalah :

F= KS

……………………………………………………………………….

Dimana : K = beban kritis (N)

Sk = panjang yang menekuk beban (m)

S = factor keamanan (biasanya 2,5 - 3,5)

19

E = modulus elastisitas (Pa), untuk baja diambil

2,1 X 1010 X 9,80666

F = gaya

I = momen inersia (m4), besarnya π

64X d4

f. Filter

Pengkodisian oli bisa dilakukan dengan berbagai cara, biasanya berupa filter,

pemanas dan pendingin. Ada 2 jenis saringan yang umum dipakai yaitu :

1) Strainer

Terbuat dari saringan kawat yang berukuran halus. Saringan ini hanya

memisahkan partikel-partikel kasar yang ada didalam oli. Saringan ini

biasanya di pasang di dalam reservoir tank pada saluran masuk ke pompa.

2) Filter :

Terbuat dari kertas khusus. Saringan ini memisahkan partikel-partikel

halus yang ada di dalam oli. Saringan ini biasanya terdapat pada saluran balik

ke reservoir tank. Tugas Hidrolik Oil filter menapis kotoran, partikel logam

dsb. Kotoran dapat menyebabkan cepat terjadinya keausan Oil Pump, Hydrlic

Cylinder dan Valve. Saringan filter yang halus akan menjadi buntu secara

berangsur-angsur sejalan dengan jam operasi mesin, maka elemennya perlu

diganti secara berkala. Dilengkapi dengan by pass valve sehingga bila filter

buntu, oli dapat lolos dari filter dan kembali ke tangki. Hal ini dapat

20

mencegah terjadinya tekanan yang berlebihan dan kerusakan pada sistem

tersebut.

g. Akumulator

Dalam sistem hidrolik kadang-kadang diperlukan penyimpanan fluida hidrolik

bertekanan yang berfungsi sebagai sumber tekanan cadangan bila suatu saat

dibutuhkan secara tiba-tiba tanpa menghiraukan sumber tekanan utama (pompa). Alat

yang dipakai untuk menyimpan tekanan fluida hidrolik ini disebut “akumulator”.

Pada saat tekanan itu diperlukan tinggal membuka katupnya menuju unit yang

memerlukan(Hartono, 1988).

Akumulator berfungsi sebagai peredam kejut dalam system. Biasanya

akumulator terpasang paralel dengan pompa dan komponen lainnya. Akumulator

menyediakan sedikit aliran dalam kondisi darurat pada sistem steering dan juga rem,

menjaga tekanan konstan dengan kata lain sebagai pressure damper. Umumnya pada

sistem hidrolik modern digunakan akumulator dengan tipe gas(Smith, dkk, 1990)

2.4 Sistem Kontrol

Energi hidrolik diproduksi selama penggerak utama (biasanya sebuah motor

listrik) menggerakkan pompa, dan tekanan hidrolik bertambah oleh karena

perlawanan aliran pompa. Oleh karena itu, sistem hidrolik akan mengalami kerusakan

apabila aliran pompa tidak dihentikan atau tidak berbeban (dialirkan) kembali ke

reservoir selama dalam rangkaian hidrolik tidak melakukan gerakan. Periode tidak

bergerak meningkat dari gerakan lambat elemen penggerak atau pencapaian titik mati

langkah, rentetan suatu rangkaian, atau selama periode penundaan waktu dari rentetan

21

suatu rangkaian sistem hidrolik. Untuk menghindari kerusakan sistem hidrolik,

pemborosan tenaga, dan panas berlebihan dari fluida hidrolik, perancang rangkaian

hidrolik menggunakan berbagai sistem untuk mengatur tekanan sistem maksimum

dan aliran pompa selama periode tidak ada gerakan.

Pengatur/kontrol tekanan terutama digunakan untuk melaksanakan fungsi-

fungsi sistem berikut :

1) Untuk membatasi tekanan maksimum sistem dalam rangkaian hidrolik atau

sub-rangkaian, dengan demikian menyediakan perlindungan beban lebih

2) Untuk menyediakan arah balik aliran pompa ke tangki (reservoir), sementara

tekanan sistem harus dipertahankan (system unloading).

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 menyediakan suatu garis edar aliran fluida pada batas-batas tekanan

yang dipilih (rangkaian tekanan).

6) Untuk mengurangi atau menurunkan batas-batas tekanan dari rangkaian utama

ke tekanan yang lebih rendah pada suatu sub-rangkaian

2.4.1 Komponen-komponen control

1. Pressure Control Valve

Tekanan hidrolik dikontrol melalui penggunaan sebuah valve yang membuka

dan menutup pada waktu yang berbeda berdasar aliran fluida by pass dari tekanan

22

tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Tanda panah menunjukan arah aliran oli.

Pressure control valve bisanya tipe pilot, yaitu bekerja secara otomatis oleh tekanan

hidrolik, bukan oleh manuasia. Pilot oil ditahan oleh spring yang biasanya bias di

adjust. Semakin besar tegangan spring, maka semakin besar pula tekanan fluida yang

dibutuhkan untuk menggerakan valve.

2. Pressure Relief Valve

Presure Relief Valve membatasi tekanan maksimum dalam sirkuit hidrolik

dengan membatasi tekanan maksimum pada komponen-komponen dalam sirkuit dan

di luar sirkuit dari tekanan yang berlebihan dan kerusakan komponen. Saat Presure

relief valve terbuka, Oli bertekanan tinggi dikembalikan ke reservoir pada tekanan

rendah. Presure Relief valve biasanya terletak di dalam directional control valve. Ada

dua macam relief valve yang digunakan yaitu: Direct Acting Relief Valve yang

menggunakan sebuah pegas kuat untuk menahan aliran dan membuka pada saat

tekanan hidrlik lebih besar daripada tekanan pegas. Pilot Operated relief valve yang

menggunakan tekanan pegas dan tekanan oli untuk menjalankan relief valve dan

merupakan jenis yang lebih umum dipakai.

3. Directional Controll Valve.

Aliran fluida hidrolik dapat dikontrol dengan menggunakan valve yang hanya

memberikan satu arah aliran. Valve ini sering dinamakan dengan check valve yang

umumnya menggunakan system bola. Simbol directional control valve ada yang

berupa gabungan beberapa symbol. Valve ini terdiri dari bagian yang menjadi satu

blok atau juga yang dengan blok yang terpisah. Garis putus putus menunjukan pilot

23

pressure. Saluran pilot pressure ini akan menyambung atau memutuskan valve

tergantung dari jenis valve ini normaly close atau normally open. Spring berfungsi

untuk mengkondisikan valve dalam posisi normal. Jika tekanan sudah build up pada

sisi flow side valve, saluran pilot akan akan menekan dan valve akan terbuka. Ketika

pressure sudah turun kembali maka spring akan mengembalikan ke posisi semula

dibantu pilot line pasa sisi satunya sehingga aliran akan terputus. Valve ini juga

umum digunakan sebagai flow divider atau sebagai flow control valve.

4. Flow Control Valve

Fungsi katup pengontrol aliran adalah untuk mengontrol arah dari gerakan

silinder hidrolik atau motor hidrolik dengan merubah arah aliran oli atau memutuskan

aliran oli. Flow control valve ada beragam macam, tergantung dari berapa posisi,

sebagai contoh: Flow control valve dua posisi biasanya digunakan untuk mengatur

aliran ke actuator pada system hidrolik sederhana. Simbol symbol flow control valve

dibawah ini menunjukan beberapa jenis cara pengoperasiannya, ada yang

enggunakan handle, pedal, solenoid dan lain sebagainya.

5. Flow Control Mechanis

Ada kalanya system hidrolik membutuhkan penurunan laju aliran atau

menurunkan tekana oli pada beberapa titik dalam sistem. Hal ini bias dilakukan

dengan memasang restrictor. Restrictor digambarkan seperti pengecilan dalam

system, dapat berupa fixed dan juga variable, bahakan bias dikontrol dengan system

lain.

24

BAB III

METODE PENELITIAN

III.1. Waktu dan Tempat Penelitian

3,1.1 Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan selama tiga bulan dengan persiapan penelitian meliputi

penyiapan komponen dan peralatan penunjang. Persiapan penelitian lanjutan meliputi

penyiapan bahan untuk keperluan pembuatan alat serta keperluan pengambilan data.

3.1.2 Tempat Penelitian

25

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Daya dan Mesin Fakultas Teknologi

Pangan dan Agroindustri Universitas Mataram.

III.2. Bahan dan Alat

3.2.1. Bahan

Bahan penelitian yang digunakan adalah oli

3.2.2. Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi pompa hidrolik,

kompresor, motor penggerak (1/2 hp), pompa oli, bak penampung oli, kontaktor

magnet, selang penyaluran oli.

III.3. Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah pendekatan matematika

dan pendekatan statistik. Pendekatan matematika dilakukan dengan menganalisis

system keseluruhan dari system hidrolik kemudian membuat model matematika serta

menganalis dari fenomena fisika yang terjadi. Dari pemodelan matematika tersebut

diperoleh interrelasi dari keseluruhan system. Pendekatan matematika dilakukan

untuk keperluan rancang bangun serta analisis rancang bangun. Dari keseluruhan

model matematika ini dilakukan validasi untuk parameter-parametr berkaitan dengan

rancang bangun, Pendekatan statistik dilakukan pada saat uji performansi dari alat

yang dirancang. Uji performansi disini menerapkan perlakuan tekan dan hisap :

26

1. Perlakuan kontrol tekan (P1)

2. Perlakuan kontrol hisap (P2)

Dengan pengaturan sistem kontrol pada hidrolik dengan menggunakan timer

control untuk perlakuan tekan dan perlakuan hisap sehingga diperoleh waktu yang

tepat untuk ,mencapai jarak tekan yang optimal. Setiap perlakuan dilakukan 30 (tiga

puluh) kali ulangan sehingga diperoleh 60 unit percobaan. Dari setiap perlakuan

diukur parameter-parameter perlakuan. Dari semua data yang diperoleh dianalisis

dengan t-test untuk memperoleh apakah ada perbedaan nyata semua parameter dari

dua perlakuan diatas. Uji statistik ini dilaksanakan dengan menggunakan tingkat

selang kepercayaan 95 %.

III.4. Parameter yang diamati dalam penelitian

Parameter-parameter yang diamati pada peralatan dalam penelitian adalah :

3.4.1 Tekanan silinder hidralik (tekan dan hisap)

Silider hidrolik merubah tenaga zat cair menjadi tenaga mekanik. Fluida yang

tertekan , menekan sisi piston silinder untuk menggerakan beberapa gerakan

mekanis(Smith, dkk, 1990).

Tekanan= Gayaluas penampang

→ Pa= N

m2………………………………

Dimana : Pa = Tekanan

27

N = Gaya

m2/ A = luas penampang

3.4.2 Volume cairan berguna tekan maupun hisap (lt)

Merupakan jumlah volume cairan yang dapat termanfaatkan oleh sistem

hidrolik untuk melakukan tekan maupun hisap. Memberikan deskripsi seberapa jauh

pemanfaatan cairan oli untuk melakukan proses tekan maupun hisap. Volume tekan

maupun hisap dipeoleh dari persamaan silinder hidrolik.

3.4.3 Volume cairan yang dibuang/disirkulasi tekan maupun hisap (lt)

Merupakan jumlah volume cairan yang dibuang atau disirkulai pada sistem

hidrolik untuk melakukan tekan maupun hisap. Memberikan deskripsi seberapa jauh

pembuangan maupun sirkulasi cairan oli untuk melakukan proses tekan maupun hisap

sehingga diperoleh ketepatan jarak tekan/hisap. Volume tekan atau hisap

dipeoleh dari persamaan silinder hidrolik.

3.4.4 Daya hidrolik (hydraulic horse power tekan dan hisap)

Daya hidrolik (daya pompa teoritis) adalah daya yang dibutuhkan untuk

mengalirkan sejumlah zat cair. Daya ini dapat dihitung dengan rumus :

HHP=QxHxγ75

……………………………………………………………………

Dimana : HHP = Daya hidraulik pompa (Hp)

28

Q = Kapasitas pompa (m3/s)

H = Total head pompa (m)

γ = Berat spesifik cairan (kg/m3)

3.4.5 Coefisien variasi (CV)

Coefisien Variasi (CV) menunjukkan

3.4.6 Akurasi

Akurasi merupakan tingkat kesesuaian pengukuran sampel meteran ke nilai

standar ataupun nilai yang sebenarnya.

3.4.7 Presisi (Ketelitian)

Merupakan tingkat kesepakatan pengukuran sampel independen yang sama

oleh aplikasi berulang instrument pengukuran dibawah kondisi tertentu.

3.4.8 Reproduksibilitas.

Merupakan tingkat kesepakatan dalam rata-rata pengukuran independen dari

sampel yang sama dengan instrument pengukuran yang berbeda dibawah.

3.4.9 AQL/Allowable Quality Limit (Batas Kualitas Diijinkan)

Merupakan jumlah maksimum sampel per 100 sampel yang diukur dan

mungkin melebihi batas pengukuran tertentu.

3.5 Analisis Data

29

Desain dan pengambilan data dengan melakukan studi literature serta

melakukan kumputansi rancangan yang dipergunakan sebagai dasar dalam

perencanaan dan konstruksi serta uji coba yang dilakukan pada alat.

Dalam hal ini, analisis data dilakukan dengan menggunakan pendekatan

matematik sehingga data hasil penelitian akan ditampilkan dalam bentuk Grafik dan

Tabel untuk menyusun dan menyelesaikan persamaan-persamaan pendukung yang

selanjutnya diselesaikan dengan menggunakan program exel serta disesuaikan dengan

perencanaan elemen-elemen mesin

3.6 Diagram Alir Penelitian

Mulai

Perancangan Alat

30

 

 DAFTAR PUSTAKA

Smith, Harris Pearson., and Lambert Hendry Wilkes. Mesin dan Peralatan Usaha

Tani, Gajah mada university press. 1990

Giles, Ranald, 1986. Mekanika Fluida dan Hidrolika, Alaih Bahasa Ir. Herman

Widodo Soemitro, Jakarta : Erlangga.

Selesai

Pengujian Alat

Pengambilan Data

Pembuatan/Perancangan Alat

31

Hartono, Sugi.1988. Sistem Kontrol dan Pesawat Tenaga Hidrolik. Tarsito. Bandung

Hanafie J. dan Longh H.D., 1979. Teknologi Pompa Hidraulik Ram. Bandung,

Institut Teknologi Bandung.

http://www.google.com/url?

sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0CDsQFjAB&url=http

%3A%2F%2Fwww.polines.ac.id%2Frekayasa%2Fupload%2Fjurnal

%2Fjurnal_rekayasa_1336383537.pdf&ei=spU9UuSIOIeyrAfVz4CgCA&usg

=AFQjCNHgkXpkGDgziFNFIhLDY00k-

jLNMg&sig2=IsPwPTG3yefvyrIziDcVtg&bvm=bv.52434380,d.bmk&cad=rj

a(diakses pada tanggal 21 September 2013)

Normhoorm, Athapol, 1998. Postharvest And Food Process Engineering Laboratory.

Asian Institute Of Technology Agricultural And Food Engineering Program.

Bangkok-Thailand.