Dasar Dasar Sistem/Teknologi Mesin Hidrolik

I. DASAR SISTEM HIDROLIK

Adalah suatu sistem yang memanfaatkan cairan bertekanan untuk menghasilkan suatu energi yang lebih kuat. Dalam sistem hidrolik fluida cair berfungsi sebagai penerus gaya. Minyak mineral adalah jenis fluida cair yang umum dipakai.
Hidrolik terbagi dalam 2 bagian :
Hidrodinamika : yaitu Ilmu yang mempelajar tentang zat cair yang bergerak
Hidrostatik : yaitu Ilmu yang mempelajari tentang zat cair yang bertekanan
Pada hidrostatik adalah kebalikan dari Hidrodinamika yaitu zat cair yang digunakan sebagai media tenaga, zat cair berpindah menghasilkan gerakan dan zat cair berada dalam tabung tertutup
Tekanan dan Gaya
Untuk menimbulkan tekanan maka fluida harus dikompress. Jumlah fluida yang dikompress dan nilai tekanan tergantung dari gaya yang digunakan untuk mengalirkan fluida dan gaya gaya yang menghambat (resisting) aliran fluida.



Sifat dari zat cair :
- Tidak mempunyai bentuk yang tetap, selalu menyesuaikan bentuk yang ditempatinya.
- Zat cair tidak dapat dikompresi.
- Meneruskan tekanan ke segala arah.

Hidrolik dapat dinyatakan sebagai alat yang memindahkan tenaga dengan mendorong sejumlah cairan tertentu. Komponen pembangkit aliran fluida bertekanan disebut pompa, dan komponen pengubah tekanan hidrolik menjadi gerak mekanik (lurus/rotasi) disebut elemen kerja (silinder/motor hidroulik).

Keuntungan-keuntungan sistem hidrolik :
- Fleksibel dalam penempatan komponen transmisi tenaga.
- Gaya yang sangat kecil dapat digunakan untuk mengangkut gaya yang besar.
- Penerus gaya (oli) juga berfungsi sebagai pelumas.
- Beban dengan mudah bisa dikontrol dengan menggunakan katup pengatur tekanan (relief valve).
- Dapat dioperasikan pada kecepatan yang berubah-ubah.
- Arah operasi dapat dibalik seketika.
- Lebih aman jika beroperasi pada beban berlebih.
- Tenaga dapat disimpan dalam akumulator.

Kelemahan sistem hidrolik :
Sistem hidrolik membutuhkan suatu lingkungan yang betul-betul bersih. Komponen-komponennya sangat peka terhadap kerusakan-kerusakan yang diakibatkan oleh debu, korosi dan kotoran-kotoran lain, serta panas yang mempengaruhi sifat-sifat minyak hidrolik.

PERSAMAAN / RUMUS DASAR
Tekanan adalah gaya per-satuan luas penampang.
Dalam persamaan dinyatakan dengan :
P = F / A

dimana :
P = Pressure/ Tekanan (Pascal).
F = Force/gaya (Newton).
A = Area/luas (Meter 2)

Kapasitas adalah jumlah aliran per-satuan waktu.
Dalam persamaan dinyatakan dengan :


Q = V / t

dimana :
Q = Kapasitas/Debit (M3/dt).
V = Volume Fluida (M3).
t = Waktu (dt).

Atau ;

Q = A x V

dimana :
A = Luas (Meter 2).
V = Kecepatan Fluida (M/dt).

Persamaan Boyle :
P1 x V1 = P2 x V2

dimana :
P = Tekanan
V = Volume

Persamaan Kontinuitas :
Q1 = Q2 A1 x V1 = A2 x V2

Konversi satuan :
- 1 Pascal = 1 Newton/ Meter2 (Pa = N/M2)
- 1 Bar = 105 Pa = 100 kPa = 14.7 Psi (Lbf/ in2) = 1 Kgf/ Cm2
- 1 M3/dt = 60 M3/menit
- 1 M3/menit = 1000 LPM (liter/menit).

II. FLUIDA HIDROLIK.
Fungsi fluida hidrolik :
- Sebagai pemindah/penerus gaya.
- Pelumas bagian-bagian yang bergesekan.
- Pengisi celah (seal) jarak antara dua bidang yang melakukan gesekan.
- Sebagai pendingin atau penyerap panas yang timbul akibat gesekan.

Syarat fluida hidrolik :
- Mampu mencegah korosi atau kontaminasi.
- Mampu mencegah adanya pembentukan endapan.
- Tidak mudah membentuk buih-buih oli.
- Stabil & mampu menjaga nilai kekentalan.
- Dapat memisahkan kandungan air.
- Sesuai atau cocok dengan penyekat/seal dan gasket yang dipakai pada komponen.

Hal terpenting yang perlu diperhatikan dalam pemilihan fluida hidrolik adalah “Viscositas”, karena viscositas akan mempengaruhi kemampuan untuk mengalir dan melumasi bagian-bagian yang bergesakan. Viscositas fluida hidrolik dinyatakan dengan Nilai Viscositas.

Dalam pemilihan nilai viscositas oli sebaiknya mengacu pada manufactur pompa / sistem hidrolik agar sistem bekerja secara optimal.

Viscositas oli yag tinggi memberikan pengisian yang baik antara celah (gap) dari pompa, valve & motor hidrolik, tetapi jika nilai viscositas terlalu tinggi akan mengakibatkan :
- Hambatan yang besar sehingga menyebabkan seretnya gesekan elemen penggerak (actuator) dan kavitasi pompa (udara masuk ke pompa).
- Pemakaian tenaga bertambah, karena kerugian gesekan.
- Penurunan tekanan bertambah melalui saluran-saluran dan katup-katup.

Jika viscositas oli terlalu rendah, akan mengakibatkan :
- Kerugian-kerugian kebocoran dalam yang berlebihan.
- Aus berlebihan oleh karena pelumasan tidak mencukupi pada pompa dan motor.
- Menurunkan efisiensi motor dan pompa.
- Suhu oli naik atau bertambah karena kerugian-kerugian kebocoran bagian dalam.

Nilai viscositas oli dinyatakan dengan :
- Viscositas absolut : Poise atau Centipoise (Cp).

Pressure Regulating Valve

- Viscositas kinematik : Centistoke (Cst).
- Viscositas relatif : SUS (Saybolt Universal Second).
- Angka koefisien Society of Automotive Engineer (SAE).
- Derajat engler (oE)

III. PRESSURE REGULATING VALVE (KATUP PENGATUR TEKANAN)
Pressure regulating valve digunakan untuk mengatur tekanan sistem atau subsistem suatu rangkaian hidrolik. Ada beberapa jenis valve tersebut yang mana fungsi dari valve tersebut didalam rangkaian dijadikan dasar untuk penamaannya.

Beberapa Valve yang digolongkan dalam rressure regulating valve adalah Pressure relief valve (Katup pelepas/pengaman tekanan), Pressure reducing valve (Katup penurun tekanan). Unloading valve, Offloanding valve, Counter balance valve dan Sequence valve

a. Pressure Relief Valve
Digunakan untuk mengatasi tekanan maksimum sistem dalam rangkaian atau sub rangkaian, dengan demikian akan memberikan perlindungan terhadap beban berlebih.

b. Pressure Reducing Valve
Digunakan untuk mengurangi atau menurunkan batas-batas tekanan dari rangkaian utama ke tekanan yang lebih rendah pada suatu sub rangkaian.

c. Unloading Valve
- Digunakan untuk menyediakan arah balik aliran pompa ke tanki, sementara sistem harus dipertahankan (sistem unloading).
- Disebut juga katup pengisi akumulator.

d. Offloading Valve
Digunakan untuk menyediakan arah balik aliran pompa ke tangki sementara tekanan sistem tidak dipertahankan (sistem off loading).

e. Counter Balance Valve
Digunakan untuk memberikan perlawanan aliran fluida pada saat batas-batas tekanan yang dapat dipilih (gaya pengimbang).

f. Sequence Valve
Digunakan untuk menimbulkan gerakan dalam suatu sistem dalam suatu urutan-urutan tertentu dan untuk menjaga tekanan minimum yang ditentukan sebelumnya dalam saluran primer sementara operasi sekunder tetap berlangsung.


Komponen-komponen dalam sirkuit dasar sistem hidrolik agar dapat bekerja dengan sempurna adalah sebagai berikut

1. Tangki Hidrolik (Hydraulic Tank) adalah sebagai tempat
penampung oli dari sistem. Selain itu juga berfungsi sebagai pendingin
oli yang kembali.

2. Pompa Hidrolik (Hydraulic Pump) sebagai pemindah oli dari
tangki ke dalam sistem. Artinya, pompa mengubah tenaga mekanis engine
menjadi tenaga hidrolis, Dan bersama komponen lain menimbulkan
hydraulic pressure.

3. Control Valve gunanya untuk mengarahkan jalannya oli ke tempat
yang diinginkan atau direksional

4. Actuator (Cylinder dan Motor) adalah sebagai perubah dari
tenaga hidrolik menjadi tenaga mekanik baik itu axial maupun putaran.

5. Main Relief Valve gunanya untuk membatasi tekanan maksimum
yang diijinkan dalam hydraulic system , agar sistem sendiri tidak rusak
akibat over pressure.

6. Selain itu juga diperlukan Filter untuk menyaring kotoran-kotoran seperti
gram-gram agar tidak ikut bersikulasi kembali.

Namun, sebenarnya tidak cuma terbatas pada komponen tersebut di atas, karena dalam perkembangannya sistem hidrolik sekarang lebih kompleks. Banyak terdapat komponen-komponen yang dipasang sesuai dengan tujuan penggunaan sistem hidrolik itu sendiri. Untuk lebih lengkapnya akan saya bahas di waktu yang akan datang.

 2. Fungsi Hidrolik
Sistem hidrolik adalah suatu system pemindah tenaga dengan menggunakan zat cair atau fluida sebagai perantara. Sistem hydraulic ini mempunyai banyak keunggulan dibanding jika menggunakan sistem mekanikal.

Adapun keuntungannya adalah sebagai berikut:
o Dapat menyalurkan torque dan gaya yang besar
o Pencegahan overload tidak sulit
o Kontrol gaya pengoperasian mudah dan cepat.
o Pergantian kecepatan lebih mudah
o Getaran yang timbul relatif lebih kecil
o Daya tahan lebih lama.

Namun system hydraulic ini juga mempunyai beberapa kekurangan yaitu:
o Peka terhadap kebocoran
o Peka terhadap perubahan temperatur
o Kadang kecepatan kerja berubah
o Kerja system saluran tidak sederhana.

Mesin Bubut Mekanik

Mesin Bubut adalah suatu Mesin perkakas yang digunakan untuk memotong benda yang diputar. Bubut sendiri merupakan suatu proses pemakanan benda kerja yang sayatannya dilakukan dengan cara memutar benda kerja kemudian dikenakan pada pahat yang digerakkan secara translasi sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Gerakan putar dari benda kerja disebut gerak potong relatif dan gerakkan translasi dari pahat disebut gerak umpan.
Dengan mengatur perbandingan kecepatan rotasi benda kerja dan kecepatan translasi pahat maka akan diperoleh berbagai macam ulir dengan ukuran kisar yang berbeda. Hal ini dapat dilakukan dengan jalan menukar roda gigi translasi yang menghubungkan poros spindel dengan poros ulir.
Roda gigi penukar disediakan secara khusus untuk memenuhi keperluan pembuatan ulir. Jumlah gigi pada masing-masing roda gigi penukar bervariasi besarnya mulai dari jumlah 15 sampai dengan jumlah gigi maksimum 127. Roda gigi penukar dengan jumlah 127 mempunyai kekhususan karena digunakan untuk konversi dariulir metrik ke ulir inci.

Mesin bubut tahun 1911 menunjukkan bagian-bagiannya.

 Prinsip kerja mesin bubut

Mesin bubut yang menggunakan sabuk di Hagley Museum

Poros spindel akan memutar benda kerja melalui piringan pembawa sehingga memutar roda gigi pada poros spindel. Melalui roda gigi penghubung, putaran akan disampaikan ke roda gigi poros ulir. Oleh klem berulir, putaran poros ulir tersebut diubah menjadi gerak translasi pada eretan yang membawa pahat. Akibatnya pada benda kerja akan terjadi sayatan yang berbentuk ulir.





 Bagian-bagian mesin bubut
  
Mesin bubut terdiri dari meja dan kepala tetap. Di dalam kepala tetap terdapat roda-roda gigi transmisi penukar putaran yang akan memutar poros spindel. Poros spindel akan menmutar benda kerja melalui cekal. Eretan utama akan bergerak sepanjang meja sambil membawa eretan lintang dan eretan atas dan dudukan pahat. Sumber utama dari semua gerakkan tersebut berasal dari motor listrik untuk memutar pulley melalui sabuk.

JENIS-JENIS MESIN BUBUT

1. Mesin Bubut Universal
2. Mesin Bubut Khusus
3. Mesin Bubut Konvensional
4. Mesin Bubut dengan Komputer (CNC)

Jenis pengerjaan pada mesin bubut antara lain: 
* membubut lurus
Pada pembuatan memanjang gerak jalan pahat sejajar dengan poros benda kerja, sedangkan untuk pembubutan yang datar ini pada benda kerja. Dalam pembubutan yang otomatis pahat dapat digeserkan maju dan mundur kearah melintang.
* membubut tirus 
Dapat dilakukan dengan 3 cara :

1. dengan menggeser posisi kepala lepas kearah melintang
2. denganmenggeser sekian derajat eretan atas (penjepit pahat) 
3. dengan memasang perkakas pembentuk

* membubut eksentris
Bila garis hati dari dua / lebih silinder dari sebuah benda kerja sejajar maka benda kerja itu di sebut eksentris, jarak antara garis-garis hati itu disebut eksentrisitas.
* membubut alur
untuk pengerjaan membubut alur di pergunakan pahat bubut pengalur dan jenisnya ada yang lurus, bengkok, berjenjang ke kanan / ke kiri.
* memotong benda kerja
Pemotongan benda kerja berbentuk batang pada mesin bubut digunakan sebuah pahat pengalur dengan penyayat yang sangat ramping, sebuah benda kerja yang di jepit diantara senter-senter tidak boleh putus karena dapat melentur dan menghimpit pahat.
* mengebor pada mesin bubut 
pembuatan lubang senter pada mesin bubut ada 2 cara, yakni benda kerja yang berputar dan senter yang berputar 
*  membubut dalam
 Untuk membesarkan lubang yang sudah ada dapat digunakan pahat dalam, caranya tidak jauh berbeda dengan membubut lurus. Pahatnya punya bentuk tersendiri
* membubut profil
Untuk membubut pembulatan pahatnya diasah menurut bentuk profilnya, pahat profil terutama cocok untuk membubut profil pada produk-produk yang pendek, pada umumnya pahat bubut tidak terlalu tebal sehingga umur pemakaiannya pendek.
* mengkartel
Adalah membuat rigi-rigi pada benda kerja dengan gigi kartel yang tersedia. Kartel dipasang pada rumah pahat dan kedudukannya harus setinggi senter. Kerja kartel ini adalah menekan benda kerja bukan menyayat seperti pahat bubut.
* membubut ulir sekrup
Untuk membuat ulir sekrap dengan mesin bubut digunakan pahat khusus yang berbentuk seperti : pahat ulir, segitiga, segi empat, trapesium, bulat dan jenis khusus lainnya. Untuk memeriksa pahat ulir,digunakan mal ulir. 

Operasi pada mesin bubut ada beraneka ragam antara lain :

• Pembubutan
• Pengeboran
• Pengerjaan tepi
• Penguliran
• Pembubutan tirus
• Penggurdian
• Meluaskan lubang

a.Pembubutan Silindris
Benda disangga diantara kedua pusatnya. Hal ini ditunjukkan pada gambar :




Gambar 1. Operasi pembubutan : A. Pahat mata tunggal dalam operasi pembubutan B. Memotong tepi.


b.Pengerjaan Tepi (Facing)
Pengerjaan tepi adalah apabila permukaan harus dipotong pada pembubut. Benda kerja biasanya dipegang pada plat muka atau dalam pencekam seperti gambar 2B. Tetapi bisa juga pengerjaan tepi dilakukan dengan benda kerja diantara kedua pusatnya. Karena pemotongan tegak lurus terhadap sumbu putaran maka kereta luncur harus dikunci pada bangku pembubut untuk mencegah gerakan aksial.


c.Pembubutan Tirus
Terdapat beberapa standar ketirusan1 dalam praktek komersial. Penggolongan berikut yang umum digunakan :

1.Tirus Morse, banyak digunakan untuk tangkai gurdi, leher, dan pusat pembubut. Ketirusannya adalah 0,0502 mm/mm (5,02%).
2.Tirus Brown dan Sharp, terutama digunakan dalam memfris spindel mesin : 0,0417 mm/mm (4,166%).
3.Tirus Jarno dan Reed, digunakan oleh beberapa pabrik pembubut dan perlengkapan penggurdi kecil. Semua sistem mempunyai ketirusan 0.05 mm/mm (5,000%),tetapi diameternya berbeda.
4.Pena tirus.
Digunakan sebagai pengunci. Ketirusannya 0,0208 mm/mm (2,083%).


d.Memotong Ulir
Biasanya pembuatan ulir dengan mesin bubut dilakukan apabila hanya sedikit ulir yang harus dibuat atau dibuat bentuk khusus. Bentuk ulir didapatkan dengan menggerinda pahat menjadi bentuk yang sesuai dengan menggunakan gage atau plat pola. Gambar 7. memperlihatkan sebuah pahat untuk memotong ulir -V 60 derjat dan gage yang digunakan untuk memeriksa sudut pahat. Gage ini disebut gage senter sebab juga bisa digunakan sebagai gage penyenter mesin bubut. Pemotong berbentuk khusus bisa juga digunakan untuk memotong ulir.







Gambar 2. Proses Penguliran