KEGIATAN BELAJAR 1 PENGENALAN SISTEM HIDROLIK

Transkripsi

1 KEGIATAN BELAJAR 1 PENGENALAN SISTEM HIDROLIK A. Tujuan Kegiatan Pemelajaran Setelah mepelajari kegiatan belajar, diharapkan anda dapat : Siswa dapat menyebutkan pengertian sistem hidrolik dan macam-macamnya Siswa dapat menjelaskan prinsip sistem hidolik yang mencakup hukum pascal dan penerapannya Siswa dapat menyebutkan komponen-komponen utama sistem hidrolik B. Uraian Materi 1. Pengertian hidrolik Sebelum kita melaksanakan pemeliharaan dan perbaikan sistem hidrolik, sebaiknya kita mengetahui terlebih dahulu pengertian hidrolik. Hidrolik menurut bahasa greek berasal dari kata hydro = air dan aulos = pipa. Jadi hidrolik bisa diartikan suatu alat yang bekerjanya berdasarkan air dalam pipa. hidrolik adalah ilmu pergerakan fluida, tidak terbatas hanya pada fluida air. Jarang dalam keseharian kita tidak menggunakan prinsip hidrolik, tiap kali kita minum air, tiap kali kita menginjak rem kita mengaplikasikan prinsip hidrolik Sistem hidrolik adalah suatu rangkaian dengan menggunakan media liquid untuk mengangkat atau menekan dengan tenaga minimal sehingga menghasilkan tenaga optimal 2. Keuntungan Sistem Hidrolik Tenaga besar, dimensi peralatan yang kecil Kecepatan gerak yang dapat diatur (bervariasi) Mudah diubah arah gerakannya Pencegahan beban lebih yang sederhana konstruksinya (reliev valve) Mudah dihentikan tanpa merusak 1

2 3. Macam-macam Sistem Hidrolik Hidrostatis : Pesawat hidrolik yang menggunakan sifat zat cair yaitu dapat meneruskan tenaga / daya kesegala arah Contoh : Dongkrak hidrolik, rem hidrolik, derek lantai Hidrodinamis : Pesawat hidrolik yang menggunakan potensi zat cair yang bergerak sehingga memiliki / menimbulkan tenaga hidrolik Contah : Turbin air, pembangkit listrik 4. Prinsip kerja sistem hidrolik Bertahun-tahun lalu manusia telah menemukan kekuatan dari perpindahan air, meskipun mereka tidak mengetahui hal tersebut merupakan prinsip hidrolik. Sejak pertama digunakan prinsip ini, mereka terus menerus mengaplikasikan prinsip ini untuk banyak hal untuk kemajuan dan kemudahan umat manusia. Prinsip kerja yang digunakan yaitu hukum pascal. a. Hukum Pascal Dan Penerapannya Prinsip-prinsip Penting dari Zat Cair/ Hidrolik Cairan tidak dapat dimampatkan/ dikompresikan / diperkecil volumenya Hukum Pascal : Tekanan yang diberikan pada zat cair / hidrolik dalam bejana tertutup, besarnya tekanan akan diteruskan ke segala arah, dengan tekanan sama besar Fluida terdiri atas zat cair [liquid], satuan tekanan yang digunakan Standard Internasional (S1) ialah Pascal (Pa). 2

3 1 kpa = 1000 Pa di Eropa satuan tekanan menggunakan "bar" 1 bar = 100 kpa b. Kegunaan Prinsip Hidrolik Dapat meneruskan gerakan dalam jarak yang jauh Dapat meningkatkan panjang gerakan, dalam hal ini tenaga gerakan akan turun Dapat meningkatkan besarnya tenaga tekan, dalam hal ini panjang gerakan akan turun Jika kedua silinder sama ukurannya, lalu sebuah gaya (N) bekerja pada silinder utama menyebabkan piston pada silinder kedua (actuator) mendapat gaya yang sama, bila kedua piston bergerak pada jarak yang sama Untuk menghitung gaya, tekanan atau penambahan gaya dapat digunakan rumus segitiga, yaitu: Gaya = F (Force) = Newton (N) Tekanan = P (Pressure) = Kpa Luas penampang = A (Area) = m² F = P x A P = F / A = Kpa A = F / P = m² Contoh penghitungan : Gaya yang bekerja 50 N luas penampang 40 mm² Besarnya gaya yang bekerja / satuan luas atau tekanan = 50 N : 0,04 m² = 1250 Kpa 3

4 c. Memperpanjang Gerakan Jika piston pada silinder I lebih besar dari pada piston II (actuator) maka Piston II pergerakannya lebih panjang Jika piston pada silinder I lebih besar 10 X dibanding piston II, maka piston II akan pergerakannya 10 X lebih besar d. Meningkatkan Besar Tekanan Jika piston silinder I lebih kecil dari pada piston silinder II (actuator), maka Piston II menerima gaya tekan lebih besar Jika piston silinder I lebih kecil daripada piston II, maka piston II pergerakannya lebih pendek 4

5 Untuk itu kita perlu mengetahui prinsip dasar dari system hidraulik seperti pada gambar dibawah ini. Kita membebani piston dari pompa piston tinggal dengan gaya tertentu. Makin kuat kita menekan piston, makin kuat gaya pada piston, maka tekanan makin meningkat. Tekanan meningkat berdasarkan luas dari silinder dan dapat mengalahkan beban. Kecepatan gerak beban hanya tergantung pada volume fluida yang dimaksudkan ke selinder. Hal ini bahwa makin cepat piston diturunkan ke bawah, makin bannyak fluida per satuan waktu yang dialirkan ke dalam silinder. Sehingga beban akan terangkat lebih cepat. SUMBER ENERGI MEKANIK PENGUBAH ENERGI MEKANIK MENJADI ENERGI HIDRULIC FLUIDA PENGUBAH ENERGI HYDRAULIC MENJADI MEKANIK HASIL BERUPA ENERGI MEKANIK Gambar.2. Bagan dari system hidraulik Sumber energi mekanik dapat berupa : 1. Gerakan tekan dari tangan 2. Gerakan tekan dari kaki 3. Gerakan putar engine 4. Gerakan putar motor listrik 5. Dan lain-lainnya 5

6 Dari uraian dan gambar di atas dapat dilihat bahwa ada tiga bagian utama dari system hidraulik yaitu: Unit penghasil energi hidraulik, Fluida dan katup-katup, Unit pengubah energi hidraulik menjadi mekanik. Sehingga masalah pemeliharaan system hidraulik harus dilakukan secara berkala pada tiga unit tersebut. 5. Komponen utama sistem hidrolik Komponen sistem hidrolik secara umum terdiri dari : Unit tenaga (Power Pack), yang meliputi: Penggerak mula Contoh penggerak mula pada sistem rem hidrolik sepeda motor adalah tuas rem ( Brake lever) Pompa hidrolik Fungsi pompa hidrolik yaitu untuk mengalirkan cairan hidrolik ke seluruh rangkaian hidrolik sehingga unit penggerak dapat bekerja. Tenaga cairan yang ditimbulkan oleh pompa dan peralatan lain yang mengaturnya sebanding dengan tenaga mekanik yang menggerakkan pompa. Dengan kata lain tenaga mekanik dari penggerak mula diubah menjadi tenaga fluida. 6

7 tangki hidrolik Tangki hidrolik (reservoir) adalah bagian dari unit tenaga, ada yang berbentuk segi empat ada pula yang berbentuk silinder. Pada rem hidrolik sepeda motor tangki hidrolik ini digabung menjadi satu bagian dengan master selinder dan biasanya terbuat dari alumunium alloy. Fungsi tangki hidrolik adalah: Penampung cairan hidrolik sebelum dan setelah beredar Pendinginan cairan hidrolik. Didalam tangki cairan yang hidrolik panas (setelah mamasuki rangkaian) bercampur dengan cairan dingin (yang ada didalam tangki) sehingga mengalami pendinginan. Menghilangkan gelembung udara. Gelembung yang masuk dalam rangkaian sangat tidak menguntungkan dan hanya dapat hilang setelah masuk tangki. Untuk itu maka ruang udara di dalam tangki harus ada dan cukup untuk menghilangkan jika terjadi gelembung Mengendapkan kotoran/pencemaran. Agar kotoran yang dibawa dari rangkain dan tidak masuk lagi maka pemasangan saluran isap dan saluran balik dipasang sejauh mungkin, dan dipasang separator/penyekat. Tempat pemasangan motor. Pompa dan perlengkapan lain. 7

8 katup pengaman. Fungsi katup ini adalah untuk mencegah terjadinya beban lebih atau tekanan yang melebihi kemampuan rangkaian hidrolik. Tekanan lebih akan mengakibatkan kerusakan dan kerugian diseluruh bagian sistem. Pada sistem rangkaian rem hidrolik pada sepeda motor katup ini juga dinamakan dengan CUPS (Seal) yang terhubung langsung dengan master piston. Unit penggarak (Actuator), Jenis unit penggerak yang banyak dipergunakan pada sepeda motor adalah silinder hidrolik. Silinder hidraulik adalah sebuah tabung yang dilengkapi dengan piston serta ruang untuk fluida. Silinder hidrulik adalah unit yang merubah energi hidraulik menjadi energi mekanik (gerakan). Berdasarkan rancangan sebuah silinder hidraulik dapat menggunakan gaya-gaya kompresi atau gaya-gaya tegang, dimana gaya tersebut tetap mulai dari awal sampai akhir dari langkah piston yang kecepatannya tergantung pada pengisian minyak per satuan waktu. 8

9 Unit pengatur (Direction Control Valve) Unit pengatur ialah suatu alat yang menerima perintah dari luar untuk melepas, menghentikan atau mengarahkan cairan hidrolik yang melalui katup tersebut. Pada sistem rem hidrolik sepeda motor unit pengatur yang digunakan dinamakan dengan master piston Cairan Hidrolik Dalam istilah umum cairan hidrolik berbentuk minyak atau oli dan digunakan sebagai media mempunyai fungsi sebagai Penerus daya (Power Transmisi), Pelumasan (Lubrication), Perapat (Sealing) dan Pendingin (Cooling). (a) Fungsi cairan hidrolik Cairan hidrolik sebagai media penerus daya harus mudah mengalir melalui komponen salurannya sehingga tidak akan mudah daya yang hilang. Demikian juga cairan hidrolik harus incompressible atau tidak mudah dimampatkan agar dapat seketika meneruskan daya bila sumber daya memberikan tenaganya. 9

10 (b) (c) Cairan hidrolik sebagai pelumas harus mampu melumasi semua bagian dalam dari komponen sistem hidrolik yang bergesekan dan dilalui cairan hidrolik. Cairan hidrolik sebagai perapat akan menjadi oil film antara bagian pesawat yang tidak ada ring perapat yang menerima daya/tekanan. Cairan hidrolik sebagai pendingin akan menyerap panas yang timbul dalam sistem hidrolik. Penyerapan panas terjadi di bak penampung (reservor) dengan adanya sirkulasi cairan hidrolik. Syarat syarat Cairan hidrolik. Untuk memenuhi fungi seperti tersebut diatas, cairan hidrolik harus memenuhi syarat tertentu, diantaranya adalah : Mampu mencegah terjadinya karat (korosi) Tidak membentuk buih Mampu mencegah terbentuknya lumpur endapan Tidak mudah bersenyawa dengan air Tidak mudah bocor, (mudah diperpak) Tahan panas Stabil dan tahan lama Sifat sifat cairan hidrolik Untuk memenuhi persyaratan seperti tersebut diatas, cairan hidrolik harus memiliki sifat sebagai berikut : (1) Viscositas yang stabil Viscositas atau nilai kekentalan ialah besarnya tekanan (hambatan) cairan untuk mengalir. Apabila cairan mengalir dengan mudah berarti viscositasnya rendah dan biasanya cairan tersebut encer. Viscositas secara garis besar terbagi dua yaitu Viscositas unit dan Viscositas Index. Yang termasuk kedalam kelompok Viscositas Unit atau satuan nilai kekentalan yaitu: 10

11 Viscositas mutlak (Nilai kekentalan mutlak) Nilai kekentalan mutlak atau absolut viscosiy ialah besarnya gaya yang diperlukan untuk memindahkan bidang 1 Cm2, yang terletak diatas film oli setebal 1 Cm, sejauh 1 Cm dalam waktu 1 detik. Satuan viscositas ini adalah poise, sedangkan gaya untuk memindahkan dalam satuan dyne. Sehingga 1 Poise = 1 Dyne detik Cm2 Viskositas kinetik Viscositas kinetik didapat dengan cara membagi viscositas absolut dengan density (berat jenis) minyak. Satuan viscositas ini adalah stroke jadi: 1 Stoke = 1 1 Poise Berat jenis 1 Poise = 100 centipoise 1 Stoke = 100 centistoke 1 Centistoke = 1 1 centi Poise Berat jenis Saybolt Universal Seconds (SUS) Viscositas, dan SUS Viscositas, satuan ini didapat dengan menggunakan alat pengetes dari Saybolt sehingga satuannya disebut SUS. Pengetesan dilakukan pada suhu C atau F, waktu yang diperlukan untuk mengalirkan oli dalam Saybolt Viscometer. Nomor SAE Angka-angka SAE ditetapkan oleh Society of Automotive Engineers untuk mengkhususkan kelaskelas viscositas SUS pada suhu tes SAE. Angka-angka 11

12 yang tepat Ditentukan dengan membandingkan waktu yang diperlukan oli untuk melewati alat tes dengan sebuah grafik oleh Society of Automotive Engineers. Hasil pengetesan oli musim dingin (Winter) pada suhu 0 0 F (5W, 10 W, 20 W). Dan oli untuk musim panas dilakukan pada suhu F dengan nomor tanpa kode W misal 20.30, 40, 50 dan setrusnya. Viskositas Indeks adalah kemampuan oli untuk mempertahankan viskositasnya dalam perubahan temperatur. Oli dikatakan memiliki viskositas indeks tinggi apabila ia tetap stabil (kekentalannya relatif tidak berubah) dalam perubahan-perubahan suhu. Viskositas indeks di skala antara bila pesawat hidrolik bekerja pada perubahan suhu yang tinggi diperlukan viskositas indeks yang tinggi pula. (2) Mampu melumasi dengan baik. Cairan hidrolik harus mampu melumasi bagianbagian pesawat hidrolik yang saling bergesekan yang dilalui oleh cairan hidrolik itu sendiri. Untuk itu cairan hidrolik harus mampu menjadi oli film pada bagian yang bergesekan tersebut (3) Tahan oksidasi. Oksidasi adalah senyawa kimia suatu zat dengan oksigen (O2). Bila senyawa itu terjadi pada ciran hidrolik (oli) maka senyawa hasil oksidasi akan larut dalam cairan hidrolik (oli), dan membentuk semacam perekat atau Lumpur. Hal itu akan mengakibatkan tersumbatnya saluran saluran yang halus pada rangkaian hidrolik. Oleh sebab itu cairan hidrolik harus tahan oksidasi. 12

13 Hal yang harus ihindari agar tidak teroksidasi adalah: suhu tinggi, tekanan tinggi, pencemaran, air pada bidang permukaan logam. (4) Mampu mencegah karat. Karat adalah hasil reaksi kimia antara logam dengan oksigen. Apabila cairan hidrolik membawa oksigen, misalnya air yang tercampur dalam oli maka pada bagain rangkain sistem hidrolik dari logam akan mengakibatkan perkaratan. Karat ini akan lepas dari permukaan logan dan bercampur kedalam oli bahkan dapat mengakibatkan tersumbatnya lubang-lubang halus pada rangkaian hidrolik. Untuk itu cairan hidrolik harus bersifat anti karat. Selain dari itu maka pada bagian pesawat hidrolik dari logam perlu dilapisi dengan khrom. (d) Macam-macam cairan hidrolik (1) Oli Cairan hidrolik yang umumnya dipakai adalah oli, karena mempunyai sift-sifat yang telah diuraikan. Keburukan oli adalah sebagai cairan hidrolik adalah mudah terbakar, sehingga sebagai cairan hidrolik tidak cocok bekerja pada tempat-tempat yang kemungkinan terjadinya kebakaran sangat tinggi. (2) Cairan hidrolik tahan api a. Air glysol Cairan ini terdiri atas : 35 % 40 % Air, glysol dan larutan oli. Juga ditambahkan bahan-bahan tambahan untuk mencegah pembentukan busa, karat dan peningkatan pelumasan Sifat-sifat: Harus diperiksa senantiasa kandungan airnya Umur cairan akan menurun dengan adanya penguapan 13

14 Suhu kerja rendah Harga lebih mahal daripada oli b. Emulsi Oli-Air Cairan ini ada yang oli dicampur kedalam air, berarti sifatnya mendekati air dan ada yang air dicampurkan kedealam oli sehingga sehingga sifatnya mendekati oli. Cairan ini disamping sifat utama tahan api juga memiliki sifat-siafat yang memenuhi persyaratan. c. Cairan Synthetis. (e) Cairan ini dibuat dari bahan-bahan yang dapat diproses secara kimia. Jenisnya antara lain phosphate ester, chlomiated, dll. Sifat-sifatnya: Dapat bekerja baik pada suhu tinggi Cocok untuk tekanan tinggi Berat jenis cairan cukup tinggi Viscositas index berkisar Tidak mudah menyesuaikan dengan seal yang umum Catatan: Apabila cairan hidrolik pada suatu pesawat hidrolik akan diganti dengan jenis yang lain, maka cairan semula perlu dikeluarkan semua dan dibilas, demikian pula sealseal perlu diganti. Jenis cairan hidrolik yang digunakan Jenis cairan hidrolik yang digunakan di otomotif diataranya: a. Untuk Pesawat angkat (dongkrak, car lift dan sejenisnya) biasanya menggunakan oli dengan SAE 10 SAE 20 b. Untuk Rem Hidrolik menggunakan Cairan Minyak Rem (Break Fluid) dengan beberapa merk. 14

15 (f) Pemeliharaan Cairan Hidrolik Cairan hidrolik bukanlah barang yang murah, oleh sebab itu perlu dipelihara walaupun untuk menggati dan membilas. Memelihara bagian-bagian pesawat perlu waktu dan keahlian. (1) Cara menyimpan dan memindahkan. Simpanlah drum cairan hidrolik di bawah atap Sebelum membuka drum bersihkan bagian atas agar kotoran tidak masuk Guanakan girigen (wadah) dan slang yang bersih. Serta menyaring oli terlebih dahulu sebelum memasukkan ke dalam reservoir. Pelihara dari kelembaman dan pencemaran oleh pengembunan (2) Cara memelihara oli waktu bekerja Cegah pencemaran oli dengan menjaga dari gaian-bagian rangkaian tetap terpasang kuat dan sistem saringan yang baik Jadwalkan penggantian oli agar oli diganti sebelum rusak total Reservoir harus tetap berisi oli secukupnya. Cegah terjadinya pengembunan di dalam reservoir Perbaikilah dengan segera bila ada kebocoran Pipa Saluran Pipa saluran berfungsi untuk menyalurkan cairan hidrolik di dalam sistem agar sistem dapat berkerja. Selain pipa saluran digunakan juga penghubung atau penyambung (fitting) untuk melengkapi pipa saluran agar dapat memenuhi sesuai kebutuhan. 15

16 C. Rangkuman Sistem hidrolik adalah suatu rangkaian dengan menggunakan media liquid untuk mengangkat atau menekan dengan tenaga minimal sehingga menghasilkan tenaga optimal Komponen sistem hidrolik terdiri dari: tangki, motor penggerak, pompa, katup pengaman, unit penggerak, katup pengatur serta pipa saluran. Media sistem hidrolik yang digunakan secara umum adalah oli yang memenuhi syarat dengan sifat: viscositas (kekentalan) stabil, mampu melumas dengan baik, tahan oksidasi, mampu menahan karat D. Tugas 1 1. Jelaskanlah pengertian hidrolik dan sistem hidrolik! 2. Tuliskanlah keuntungan dari sistem hidrolik! 3. Jelaskanlah prinsip kerja sistem hidrolik! 4. Tuliskanlah komponen-komponen sistem hidrolik dan fungsinya! 5. Tuliskanlah sifat-sifat cairan hidrolik! 16

17 KEGIATAN BELAJAR 2 MELAKUKAN PERBAIKAN SISTEM HIDROLIK A. Tujuan pembelajaran Setelah mepelajari kegiatan belajar, diharapkan siswa dapat : Mengetahui aplikasi sistem hidrolik pada sepeda motor Mengetahui gangguan pada rem hidrolik pada sepeda motor Memperbaiki gangguan pada sistem rem hidrolik sepeda motor B. Uraian materi 1. 17