Category Archives: Hydraulic System

Mengenal Fungsi dari Hydraulic Fluid (Oil)

Fluid (Zat cair) merupakan Non-Compressible. Maka fluid dapat men-transmit power saat itu juga dalam sebuah sistem hidrolik. Sebagai contoh, minyak tanah ter-compress sekitar 1% untuk setiap 2000 psi. Oleh sebab itu minyak tanah dapat mempertahankan volumenya secara tetap di bawah tekanan tinggi. Minyak tanah adalah zat cair pokok yang digunakan dalam pengembangan kebanyakan hidrolik oil.

5 Fungsi utama dari hydraulic fluid (oil) adalah:
A. Cooling (mendinginkan)
B. Transmitting power (Meneruskan Tenaga)
C. Cleaning (Membersihkan)
D. Sealing (Menutupi)
E. Lubricating (Melumasi)

A. Cooling (mendinginkan)
Ketika sedang bekerja mengubah mekanikal energi ke hidrolik energi atau sebaliknya, hidrolik sistem akan menghasilkan panas. Keika oli bergerak melalui sistem, panas akan merambat dari komponen-komponen yang lebih hangat ke cooler (pendingin). Oil akan memberikan panas tersebut ke cooler atau reservoir yang telah di-rancang untuk menjaga suhu oli tidak melampaui nilai batas yang ditentukan.

B. Transmitting power (Meneruskan Tenaga)
Karena hydraulic fluid nilai viscositasnya tinggi, maka tidak dapat dikompres. Ketika hidrolik sistem ter-isi fluida, saat itu juga hidrolik sistem akan mengalirkan power dari satu area ke area yang lain. Tetapi kenyataannya bukan berarti tiap-tiap fluida mempunyai nilai efisiensi yang sama dalam meneruskan power, sebab tiap-tiap fluida tersebut mempunyai sifat khusus masing-masing. Pemilihan hydraulic fluid yang betul, harus disesuaikan dengan pemakaian dan kondisi operasi.

C. Cleaning (Membersihkan)
Fungsi lain dari oil adalah membersihkan. Meskipun pada hidrolik tank sudah ada screen, bukan tidak mungkin kotoran debu akan masuk ke dalam sistem. Kotoran-kotoran ini akan dibawa oleh oil menuju ke tangki yang kemudian akan ditangkap oleh filter yang ada di dalam tangki. Disamping fungsi-fungsi tersebut di atas oil juga bisa mencegah karat dan korosi pada komponen-komponen metal, mencegah oil membentuk buih dan oksidasi, memisahkan udara, air serta kotoran yang lain dan juga menjaga oil dari perubahan temperature yang besar.

D. Sealing (Menutupi)
Viskositas (kekentalan) dari oil tersebut akan membantu menentukan kemampuannya untuk melapisi semua komponen yang harus dilapisi pelumas. Banyak komponen-komponen hidrolik yang dirancang menggunakan hydraulic oil daripada mekanikal seal dalam satu kesatuan komponen.

E. Lubricating (Melumasi)
Hydraulic fluid (oil) diposisikan untuk bisa melumasi seluruh komponen yang bergerak pada suatu sistem hidrolik. Komponen-komponen yang bergerak, berputar, atau meluncur, harus berfungsi optimal tanpa harus bersentuhan langsung dengan komponen-komponen yang lain. Suatu keharusan bahwa hydraulic oil wajib mempertahankan oil film di antara dua permukaan komponen untuk mencegah terjadinya panas, gesekan, dan keausan yang tidak wajar.

Jenis Hydraulic Tank yang Biasa Dipakai Alat berat

Ada dua jenis hydraulic tank yang dipakai di alat berat, yaitu Pressurized Tnk dan Vented (Non-Pressurized) Tank. Berikut ini akan saya jelaskan satu persatu.

Pressurized Tank

Pressurized Tank
Pressurized tank bentuk fisiknya tertutup, sehingga atmospheric pressure (tekanan udara luar) tidak mempengaruhi tekanan yang ada di dalam tangki. Oli yang mengalir melalui sebuah system akan menyerap panas dan kemudian mengembang. Oli yang mengembang ini kemudian menekan udara yang berada di dalam tangki. Lalu udara yang dalam kondisi tertekan ini akan mendorong oli ke arah keluar dari tangki untuk kemudian dibawa menuju ke sistem.

Dalam pressurized tank terdapat vaccum relief valve. Vaccum relief valve mempunyai dua fungsi. Fungsi pertama untuk mencegah kevaccuman dan fungsi yang kedua untuk membatasi tekanan maksimal dalam tangki. Vaccum relief valve akan mencegah ke-vaccum-an dengan jalan membuka tangki, dan membiarkan udara masuk jika tekanan tangki drop ke angka 3,45 kPa (.5 psi). Ketika tekanan dalam tangki mencapai kondisi vaccum relief valve pressure setting, maka valve akan membuka dan kemudian mengeluarkan udara yang terjebak didalam tangki menuju keluar tangki (atmosphere). Vaccum relief valve pressure setting bisa nilainya bervariasi, yaitu berkisar antara 70 kPa (10 psi) - 207 kPa (30 psi).

Komponen-Komponen tangki yang lain diantaranya:
- Filler Screen, yang berfungsi untuk mencegah kotoran yang berukuran besar masuk ke tangki ketika tutup tangki dibuka.
- Filler Tube, komponen yang mengatur agar tangki diisi pada level yang benar dan tidak overfilled.
- Baffles, berperan untuk mencegah kembalinya oil mengalir langsung ke bagian tangki outlet, dan memberikan jalan gelembung-gelembung udara yang ada di return oil naik ke atas. Baffles juga akan mencegah oli ter-aduk, karena jika oli teraduk, maka akan menghasilkan buih-buih yang mengganggu kinerja.
- Ecology Drain, berfungsi sebagai pencegah oli tercecer ketika kondisi proses pembungan air dan endapan-endapan dari dalam tangki.
- Return Screen, berfungsi untuk mencegah partikel yang lebih besar masuk ke dalam tangki, tapi tidak bisa return screen tidak mampu menyaring partikel yang berukuran halus.

Vented Tank

Vented Tank

Secara fisik, vented tank berbeda dengan pressurized tank, pada vented tank terdapat breather (lubang pernapasan). Breather ini akan mengijinkan udara masuk dan keluar dengan bebas. Atmospheric pressure di atas oli akan menekan oli dari tangki keluar menuju ke sistem. Pada breather terdapat screen yang mencegah kotoran masuk ke tangki. Gambar di bawah ini menunjukkan Vented tank atau Non-Pressurized tank.

Memahami Viscosity pada Oli

Viskositas (Kekentalan) adalah besarnya resistansi / hambatan terhadap oil untuk mengalir pada suhu tertentu. Jika oli atau zat cair lain mengalir dengan mudah berarti oli tersebut encer atau dengan kata lain memiliki nilai viscositas rendah. Begitu juga sebaliknya, jika oli tersebut susah mengalir, ali tersebut berarti kental, dan berarti nilai viscositasnya tinggi. Viskositas zat cair dipengaruhi oleh suhu. Ini seperti yang dikatakan hukum fisika “Jika suatu benda dipanaskan, dia akan memuai. Dan jika suatu benda didinginkan, maka akan menyusut.”. Artinya, benda cair jika dipanaskan, dia akan memuai, sehingga menjadi encer (viscositasnya menurun.) Dan sebaliknya, benda cair jika didinginkan, dia akan menyusut, sehingga menjadi kental (viscositasnya naik). Contoh mudahnya adalah ketika kita melihat minyak goreng diatas wajan, dia akan terasa kental. Tapi, jika kompor dinyalakan, dan minyak mendidih, maka minyak akan terasa encer jika diaduk-aduk.

Viscosity Index (Derajat Kekentalan)
Viscosity Index (VI) adalah Nilai kekentalan zat cair seiring dengan berubahnya suhu. Jika suatu zat cair tidak mengalami perubahan kekentalan yang siknifikan pada perubahan suhu yang relatif dalam rentang yang tinggi, maka zat cair tersebut digolongkan zat yang mempunyai Viskosity Index (VI) tinggi.

Jika suatu zat cair berubah menjadi lebih kental ketika suhu rendah (dingin) dan ketika suhu dinaikkan zat cair itu berubah menjadi sangat encer, maka zat cair tersebut digolongkan pada golongan zat cair yang mempunyai Viscosity Index (VI) rendah.

Rata-rata hydraulic system, fluida (zat cair) dengan Viscosity Index yang tinggi lebih diperlukan, dibandingkan dengan fluida yang mempunyai Viscosity Index rendah, karena fluida dengan Viscosity Index tinggi mempunyai kestabilan lebih baik.

Viscosity Index pada Petroleum Oil
Pada prinsipnya, semua petroleum oil akan menjadi lebih encer ketika suhunya dinaikkan. Sebaliknya, jika suhu diturunkan, akan menjadi lebih kental. Jika index viskositasnya terlalu rendah, maka rawan terjadi banyak kebocoran melalui seal dan sambungan-sambungan pada alat berat. Sedangkan, jika index viskositasnya terlalu terlalu tinggi maka kemungkinan bocornya sedikit, tetapi aktifitas operasinya menjadi lebih berat, sehingga membutuhkan tenaga lebih (extra power) untuk menggerakkannya. Ini berarti, alat berat harus menggunakan fluida yang Viscosity Indexnya ideal, dalam artian, tidak rawan bocor, dan tidak memberatkan system. Viskositas dari petroleum oil dikenal dengan istilah SAE (Society of Automotive Engineers), misalnya: 5W, 10W, 20W, 30W, 40W, dst. Semakin besar angkanya, berarti cairan itu kental, dan susah untuk mengalir, dan cocok digunakan pada suhu yang tinggi, karena tidak mengalami perubahan yang signifikan ketika terjadi perubahan.

Keuntungan Mekanis Sistem Hidrolik

Seperti yang terdapat pada gambar di bawah ini dapat dilihat bagaimana zat cair pada sebuah sistem hidrolik menghasilkan keuntungan secara mekanis. Sebelum sistem diberikan tekanan terlebih dahulu zat cair (oli) harus mengisi semua ruangan dan semua cylinder dalam posisi tersambung. Cara menghitung Cylinder dari kiri ke kanan.

keuntungan mekanis

Dua valve dari cylinder ke dua dari sebelah kiri digunakan menghitung pressure di dalam sistem. Menggunakan rumus sebagai berikut:

rumus pressurepressure

Pressure sudah didapatkan di dalam sistem sehingga dapat menghitung force dari load untuk cylinder 1 dan 3 dan piston area untuk cylinder 4. Setelah itu menghitung load pada cylinder 1 dan 3 rumus yang digunakan: Force sama dengan Pressure kali Area (Force = Pressure x Area). Lalu hitunglah cylinder nomor 4 piston area rumus yang digunakan: (Area = Force : Pressure ) Area sama dengan Force dibagi Pressure.

Jawaban:

Load pada cylinder 1 adalah 250 lbs,

load pada cylinder 3 adalah 150 lbs,

sedangkan Area pada piston nomor 4 adalah 2 in².

Formulasi Pascal

Force (gaya) adalah sesuatu yang menyebabkan benda diam menjadi bergerak, benda yang bergerak lurus menjadi berbelokdan sebagainya.

Gaya biasanya dinyatakan dalam:

  • Pounds (Lbs)
  • Kilogram (Kg)
  • Newton (N)

Pressure (Tekanan), adalah gaya yang bekerja pada setiap satuan luas penampang. Pressure biasanya dinyatakan dalam:

  • Pounds per Square Inch (Psi)
  • Kilogram per Centimeter Persegi (Kg/Cm²)
  • KiloPascal (Kpa)

Area (Luas penampang/permukaan), biasanya dinyatakan dalam:

  • Square Inch (Inch²)
  • Millimeter persegi (mm²)
  • Centimeter persegi (mm²)

formulasi pascal

Luas permukaan yang berbentuk lingkaran dapat dihitung dengan rumus berikut:

Area = n x

Jika jari-jari lingkaran (r) adalah 2 inch, maka:

A = 3,14 x 2 x 2

A = 12,5 inch²

Dengan mengetahui luas area, dapat diketahui berapa besar tekanan yang mampu mengangkat beban yang ada. Jika gaya sebesar 500 Pound bekerja pada area 12,5 inch², tekanan yang terjadi adalah 40 psi.

Tekanan dapat diketahui dengan rumus:

P = F / A

P = 500 lbs/12,5 inch² P = 40 psi

Dengan demikian besar gaya yang bisa ditopang oleh piston yang besar adalah:

F = P x A

P = 40 psi

A = belum diketahui (r = 3 inch) F = 40 x 28,26 A = n x F = 1130 psi

A = 3,14 x 3 x 3

A = 28,26 inch²