MINIATUR LENGAN WHEEL LOADER (MEKANISME SISTEM HIDROLIK PENGGERAK BUCKET) PROYEK AKHIR Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) Program Studi DIII Teknik Mesin Disusun oleh: YOQI INDRA NUR RAHMANSYAH I 8 610037 PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN OTOMOTIF FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013
ii
HALAMAN MOTTO Kejujuran adalah salah satu kunci kesuksesan Hidup berawal dari mimpi, ketika kita bermimpi tentang kesuksesan maka kita harus berusaha maksimal untuk menggapai semua mimpi tersebut. Apa yang kita cita-citakan tidak akan terwujud tanpa disertai doa, usaha yang keras dan tekad yang kuat. Manusia sepantasnya berusaha dan berdoa, tetapi hanya Tuhan yang dapat menentukan. iii
HALAMAN PERSEMBAHAN Sebuah hasil karya yang kami buat demi menggapai sebuah cita-cita, yang ingin aku persembahkan kepada: 1. Allah SWT, karena dengan Rahmat serta hidayah-nya saya dapat melaksanakan `Tugas Akhir dengan baik serta dapat menyelesaikan laporan ini dengan lancar. 2. Kedua Orang Tua yang aku sayangi yang telah memberi dorongan moril maupun materil serta memberikan semangat yang tinggi sehingga saya dapat menyelesikan tugas akhir ini. 3. Kakak yang selalu memperhatikanku dimana aku berada. 4. Teman-teman seperjuangan yang aku sayangi, ayo kejar terus cita-citamu. 5. Teman-teman yang lainnya atas semua bantuan yang telah diberikan apapun bentuknya, mengucapkan terima kasih. 6. Adek-adek angkatanku, Jangan pernah menyerah ya!!! iv
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat, karunia dan hidayah-nya. Sehingga laporan Proyek Akhir dengan judul Alat Miniatur Lengan Wheel Loader ini dapat terselesaikan dengan baik tanpa halangan yang berarti. Laporan Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam mata kuliah Tugas Akhir dan merupakan syarat kelulusan bagi mahasiswa DIII Teknik Mesin Produksi Universitas Sebelas Maret Surakarta dalam memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun. Dengan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak dan Ibu atas segala bentuk dukungan dan doanya. 2. Bapak Heru Sukanto, ST, MT. selaku Ketua Program D-III Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Bapak Eko Prasetya Budiana, ST., MT. selaku pembimbing I. 4. Bapak Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT. selaku pembimbing II. 5. Bapak Jaka Sulistya Budi, ST. selaku koordinator Tugas Akhir. 6. Laboratorium Proses Produksi Universitas Sebelas Maret Surakarta, tempat pengerjaan alat dan Laboran Mas Endriyanto serta Mas Arifin. 7. Rekan-rekan D III Otomotif dan Produksi angkatan 2010. Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu pendapat, kritik dan saran yang membangun dari pembaca sangat dinantikan. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan bagi pembaca pada umumnya, Amin. Surakarta, Juli 2013 Penulis vii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... HALAMAN MOTTO... HALAMAN PERSEMBAHAN... ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR NOTASI... i ii iii iv v vi vii viii xi xiii xiv BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Perumusan masalah... 3 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Tujuan Proyek Akhir... 3 1.5. Manfaat Proyek Akhir... 3 1.6. Metode Pemecahan Masalah... 3 1.7. Sistematika penulisan... 4 BAB II DASAR TEORI... 6 2.1. Pengertian Sistem Hidrolik pada Wheel Loader... 6 2.2. Keuntungan dan Kekurangan Sistem Hidrolik... 7 2.2.1 Keuntungan Sistem Hidrolik... 7 viii
2.2.2 Kekurangan Sistem Hidrolik... 9 2.3. Dasar dasar Sistem Hidrolik... 9 2.4. Komponen-Komponen Penyusun Sistem Hidrolik... 11 2.4.1 Motor... 11 2.4.2 Kopling... 11 2.4.3 Pompa Hidrolik... 11 2.4.4 Katup (Valve)... 14 2.4.4 Silinder Kerja Hidrolik... 15 2.4.5 Pressure Gauge... 16 2.4.6 Saringan Oli (Oil Filter)... 17 2.4.7 Fluida Hidrolik... 17 2.4.8 Selang saluran oli... 18 2.4.9 Unit Pompa Hidrolik ( Hydraulic Pump)... 18 2.5 Rumus Perhitungan Silinder Hidrolik... 19 2.5.1 Gaya Piston... 19 2.5.2 Kecepatan Piston... 21 2.5.3 Oli Yang Diperlukan... 21 2.5.4 Peritungan Daya Pompa Hidrolik... 21 2.6 Istilah dan Lambang dalam Sistem Hidrolik... 22 BAB III PERENCANAAN DAN ANALISA PERHITUNGAN... 25 3.1. Proses Perencanaan... 25 3.1.1 Komponen Mesin Hidrolik... 25 3.1.2 Komponen-komponen Utama... 26 3.2. Perhitungan Silinder Hidrolik... 30 3.2.1 Menghitung Daya Pompa... 31 3.2.2 Menghitung Gaya Piston... 32 3.2.3 Menghitung Kapasitas Tanki Pada Power Pack... 35 BAB IV PEMBUATAN DAN PENGUJIAN... 37 4.1 Bagian-Bagian Miniatur Lengan Wheel Loader... 37 4.2 Mekanisme Sistem Hidrolik... 38 4.3 Membuat skema rangkaian commit to hidrolik user... 39 ix
4.4 Pengujian... 42 BAB V PENUTUP... 45 5.1. Kesimpulan... 45 5.2. Saran... 45 DAFTAR PUSTAKA...... 46 LAMPIRAN x
DAFTAR GAMBAR Gambar. 2.1 Wheel Loader... 6 Gambar 2.2 Diagram aliran sistem hidrolik... 7 Gambar 2.3 Fluida dalam pipa menurut hukum Pascal... 10 Gambar 2.4. Pompa single-stage tekanan rendah... 12 Gambar 2.5. Double pump... 13 Gambar 2.6. External gear pump... 13 Gambar 2.7. Internal gear pump... 14 Gambar 2.8 Katup pengatur tekanan.... 14 Gambar 2.9 Konstruksi silinder kerja penggerak tunggal... 15 Gambar 2.10 Konstruksi silinder kerja penggerak ganda... 16 Gambar 2.11 Pressure gauge dengan prinsip kerja Bourdon... 16 Gambar 2.12 Oil Filter... 17 Gambar 2.13 Arah oli pada saat maju dan mundur... 21 Gambar 3.1 Gambar Miniatur Lengan Wheel Loader... 25 Gambar 3.2 Double Acting Cylinder... 26 Gambar 3.3 Internal Gear Pump... 27 Gambar 3.4 Motor Listrik... 27 Gambar 3.5 Relief Valve... 28 Gambar 3.6 Manual Control Valve... 29 Gambar 3.7 Kopling... 29 Gambar 3.8 Selang (Hose) dan Fiting... 30 Gambar 3.9 Neple... 30 Gambar 3.10 Sketsa silinder hidrolik... 32 Gambar 4.1 Komponen Miniatur Lengan Wheel Loader... 37 Gambar 4.2 mekanisme sistem hidrolik pada miniatur lengan wheel loader... 38 Gambar 4.3 Skema Rangkaian Sistem Hidrolik... 39 Gambar 4.4 Icon Festo Fluidsim... 40 xi
Gambar 4.5 Tampilan Awal Pada Fluidsim... 40 Gambar 4.6 Pemilihan Beberapa Komponen... 40 Gambar 4.7 Proses Penghubungan Antar Komponen... 41 Gambar 4.8 Pengujian Skema Rangkaian Sistem Hidrolik... 41 Gambar 4.9 Proses Menseting Komponen-Komponen Yang Diuji... 42 Gambar 4.10 Arah Aliran Fluida Oli... 42 Gambar 4.11 Arah Aliran Fluida Saat Memulai Start... 43 Gambar 4.12 Arah Aliran Fluida Saat Manual Control Valve Digerakkan Maju... 43 Gambar 4.13 Arah Aliran Fluida Saat Manual Control Valve Ditarik Mundur... 44 xii
DAFTAR TABEL Table 2.1 Simbol katup pengarah menurut jumlah lubang dan posisi kontrol... 23 Tabel 2.2 Beberapa lambang komponen penyusun sistem hidrolik... 23 xiii
DAFTAR NOTASI 쉈 쉈 = Gaya masuk = Gaya keluar A 1 = Luas penampang piston kecil (mm 2 ) A 2 = Luas penampang piston besar (mm 2 ) F th = Gaya Teoritis (N) A = Luas permukaan piston (mm 2 ) P = Tekanan Kerja (Bar, MPa,KPa, kg/cm 2 ) F = Gaya Efektif (N) F r F f D d d 1 d 2 v = Besarnya Gaya Geser (2-20%) (N) = Gaya Balik Pada Pegas (N) = Diameter Silinder (mm) = Diameter Batang Torak (mm) = Diameter piston kecil (mm) = Diameter piston besar (mm) = Kecepatan linier sabuk (m/s) V = Volume ruang (m 3,cm 3,mm 3 ) l = Panjang langkah (mm) n = Jumlah aliran tiap menit(cc/rev, liter/menit, ml/menit) A 1 = Luas permukaan piston dengan batang piston (cm2) = A 2 = Luas permukaan piston kecil (cm2) = Q = Debit oli (L/menit) (P+1) = Perbandingan tekanan xiv
MEKANISME SISTEM HIDROLIK PENGGERAK BUCKET PADA NINIATUR LENGAN WHEEL LOADER. Yoqi Indra Nur Rahmansyah ABSTRAK Penggunaan sistem hidrolik telah mengalami suatu perkembangan yang demikian pesatnya, sehingga sistem hidrolik dimanfaatkan dalam semua cabang industri. Pada umumnya sistem hidrolik digunakan pada industri-industri permesinan. Dalam dunia industri, banyak peralatan industri yang bekerja secara otomatis, baik itu mengunakan sistem mekanis, elektronik, hidrolik, pneumatik, maupun dengan sistem yang lain.. Wheel Loader merupakan salah satu alat berat yang digunakan untuk pemuatan material ke dalam dump truck atau untuk penimbunan material dari suatu tempat ketempat lain. Wheel loader menggunakan sistem hidrolik sebagai sumber pengoprasiannya. Pada tulisan ini dipresentasikan penghitungan gaya sistem hidrolik pada miniatur lengan wheel loader. Penghitungan dilakukan terhadap batang pengangkat dan penggoyang bucket. Hasil perhitungan gaya-gaya pada silinder hidrolik masing masing untuk batang penggoyang bucket 12717 N dan untuk batang pengangkat bucket 16956 N Kata kunci : Bucket, Sistem Hidrolik, Batang Penggangkat, Batang Penggoyang, Wheel Loader. ABSTRACT The use of hydraulic systems has experienced a development that so rapidly, so that the hydraulic system is used in all branches industries. In general, hydraulic systems used in industries machining. In the industrial world, more industrial equipment that works automatically, either using mechanical systems, electronics, hydraulics, pneumatics, as well as with other systems.. Wheel loader uses the hydraulic system to power. In this paper we presented the calculation of the hydraulic system forces of miniature wheel loader arms. Load calculations are conducted on lifters and shaker bucket. Calculation results of forces on hydraulic piston both shaker and lifters is 12717 N, 16956 N respectively. Key words: Bucket, Hydraulic System, Lifters, Shaker, Wheel Loader vi