Sistem Hidrolik Pada Excavator

SISTEM HIDROLIK PADA EXCAVATOR

Ridho Ahmad Alfajri [1302720]
Prodi Pendidikan Teknik Otomotif-Jurusan Teknik Otomotif-Fakultas Teknik-Universitas Negeri Padang
Email: [email protected]

ABSTRAK
Excavator adalah salah satu mesin alat-alat berat yang dapat bergerak memiliki semua tempat duduk yang terdapat pada house yang terpasanag pada poros di atas sebuah undercarriage yang terbuat dari baja track atau roda. House tersambung pada workgroup yang terdiri dari boom, lengan (arm) dan bucket.
Excavator memanfaatkan fluida hidrolik untuk menghasilkan daya kemudian diteruskan ke komponen-komponen hidrolik yang terdapat pada excavator tersebut seperti pompa hidrolik, katup, aktuator, silinder hidrolik, dan motor hidrolik.
Daya yang telah diteruskan ke komponen-komponen hidrolik diteruskan kembali ke komponen excavator yaitu house ( untuk berputar ), undercarriage ( untuk berjalan ) dan workgroup ( untuk melakukan kerja ) dengan demikian excavator dapat bergerak secara keseluruhan, bersamaan, atau sebagian.


PENDAHULUAN
Hidrolik adalah sebuah sistem untuk mentransfer dan mengontrol tenaga dengan mengguakan media cairan. Sistem hidrolik memanfaatkan sifat fisik cairan sehingga memungkinkan untuk merubah gaya yang relatif kecil menjadi gaya yang sangat besar.



Hukum yang menjadi dasar prinsip sistem hidrolik adalah hukum pascal. Dalam sebuah ruangan tertutup, tekanan yang bekerja pada fluida akan merambat merata ke semua arah. Besarnya tekanan dalam fluida adalah (F) dibagi dengan luas bidang (A). Tekanan pada suatu titik akan bekerja ke segala arah dan sama besar.
P = FA
P : Besarnya tekanan di dalam fluida (Psi)
F : Gaya yang dihasilkan (Lbs)
A : Luas penampang (Inchi2)






Sistem hidrolik pada excavator digunakan untuk mengendalikan pengendalian Boom Raise / Lower, Stik out / in, Bucket close / open, Swing Right / left, atau kombinasi dari gerakan-gerakan di atas. Sistem tenaga hidrolik digerakkan oleh main control valve (DCV). Sistem hidrolik digerakkan oleh dua buah variable pump dengan jenis pompa piston (axial piston pump) dimana pompa ini menyalurkan tenaga dari engine pada excavator.

PEMBAHASAN
Excavator.
Excavator adalah alat berat yang berfungsi sebagai penggali, pengangkut, dan pemindah material. Di indonesia excavator terdapat beberapa merk diantaranya Volvo, Komatsu, Caterpilat, Cobelco, Hyundai dan lainnya ( Hand Out TAB ).

Gambar 5.4 Nama bagian Excavator
Bucket
Bucket link
Bucket cylinder
Arm
Arm cylinder
Boom
Boom cylinder
Sprocket
Track frame
Track shoe
Idler
OPG (Operator Protection Guard)


Secara anatomis bagian utama dari excavator adalah :
Bagian atas (dapat berputar) disebut "revolving unit".
Bagian bawah (untuk gerak maju, mundur dan jalan) disebut "travel unit".
Attachment unit adalah perlengkapan yang diganti sesuai kebutuhan.
Bagian traveling unit dari Excavator dapat berupa crawler (rantai) atau wheel mounted (roda karet) yang digunakan untuk berjalan. Khusus pada Excavator wheel mounted dimaksudkan agar memiliki kecepatan gerak atau berpindah dari satu tempat ketempat lain relative lebih cepat dibandingkan menggunakan crawler excavator, sehingga wheel excavator memiliki dua mesin penggerak, pertama sebagai mesin penggerak traveling unit kendaraannya (truck) dan lainnya merupakan mesin penggerak alat excavator seperti revolving unit maupun penggerak attachment unit dalam melakukan fungsinya sebagai alat penggali, pengangkat maupun pemuat. Dan bagian revolving unit merupakan bagian untuk berputar mendatar (Soemardikatmodjo : 2003).
Model Excavators Ada Empat Type
Hydroulic Excavator (Back Hoe)
Hydroulic Excavator (Loading Shovel)
Hydroulic Excavator (Wheel Type)
MRSX (Minimal Swing Radius Excavator)
Untuk excavator pada huruf belakang Modifikasi (Generasi) diluar LC Long Track dengan istilah sperti dibawah ini:
HD = Heavy Duty (untuk speck Logging)
SP = Super Production (Mining)
SE = Super Earth Mover
US = Ultra Trail and Standart Boom
UU = Ultra Urban ( Minimal Swing Radius Excavator 1200 )
MR = Mighty Rubber Crawler Excavator (traveling aspal dan quarry mining)


Bagian-bagian Yang Digerakkan Hidrolik Excavator (actuator)

Boom
Boom adalah komponen pada excavator yang akan menghubungkan arm dan bucket pada excvator. Boom biasanya difungsikan pada saat pengangkatan beban, dan memiliki dua cylinder.

Gambar: Boom
Raie
Raie
Lower
Lower

Swing
Swing adalah salah satu komponen excavator yang memiliki fungsi untuk memungkinkan excavator berputar 3600.
Roll-out
Roll-out
Gambar: Swing
Marking on the track frameMarking on the swing bearing
Marking on the track frame
Marking on the swing bearing



Amount of coasting
Amount of coasting
Arm
Arm adalah komponen yang digunakan untuk membantu menarik material dalam melakukan pengambilan material oleh bucket. Selain itu, arm juga berfugsi untuk pemuat material ke dalam sebuah truck.

Gambar: Arm


900Roll-in
900
Roll-in

Bucket
Bucket adalah bagian dari excavator yang berfungsi sebagai pengambil material untuk dipindahkan dari satu tempat ke tempat lainnya.

Gambar: Bucket





Prinsip Kerja Hidrolik Excavator
Engine P1 P2Main PumpCPPilot ValveControl ValveBoom CylArm CylBucket CylTravel Motor(L=R)2 Pcs
Engine
P1 P2

Main Pump
CP
Pilot Valve
Control Valve
Boom Cyl
Arm Cyl
Bucket Cyl
Travel Motor
(L=R)
2 Pcs














Multi Digital
Multi Digital

Berdasarkan diagram di atas dapat dijelaskan bahwa secara sederhan prinsip kerja hidrolik excavator dihasilkan dari putaran engine dan memutar pompa hidrolik, sehingga hidrolik akan mengalir ke control valve. Sedangkan control valve diatur oleh pilot valve untuk menentukan actuator mana yang akan digerakkan. Acatuator tersebut adalah boom cylinder (kiri dan kanan), aram cylinder, bucket cylinder, dan travel motor. Pilot valve diatur langsung oleh operator melalui pedal-pedal L & R yang terdapat di dalam kabin. Penjelasan pedal ini dapat kita lihat pada diagram berikut:

LArm OutSwingRightSwingLeftArm InRBucketCurlBucketDumpBoom DownBoom RaisePilot Valve
L
Arm Out
Swing
Right
Swing
Left
Arm In
R
Bucket
Curl
Bucket
Dump
Boom Down
Boom Raise
Pilot Valve








Pedal:




Hidrolik Sistem Pada Excavator
Sistem hidrolik pada sebuah alat berat, terdiri dari tangki, pompa, filter (saringan oli), control valve dan hidrolik silinder. Pada prinsipnya semua sistem hidrolik memiliki kesamaan prinsip. Pompa hidrolik akan mensuplaikan oli hidrolik menuju control valve, melalui sistem pengaturan pada control valve, hidrolik akan di salurkan menuju silinder hidrolik atau aktuator.
Tangki
Tangki hidrolik adalah komponen yang berfungsi sebagai penampung oli hidrolik. Pada komponen tangki hidrolik terdapat berbagai komponen tambahan yang dapat mendukung kerja tangki hidrolik pada sistem hidrolik. Adapun bentuk tangki hidrolik adalah sebagai berikut:









Tangki hidrolik di rancang memiliki bertekanan (pressurized) agar dapat mensirkulasikan oli melalui mekanisme hisapan pompa. Pompa hidrolik juga di lengkapi dengan sebuah vacum relief valve yang berfungsi sebagai pengatur tekanan di dalam tangki. Jika tekanan di dalam tangki terlalu besar dari pada tekanan di luar tangki maka relief valve akan terdorong untuk membuka dan mengurangi tekanan pada tangki. Sedangkan pada saat tekanan tangki hidrolik mengecil maka tekanan dari luar sistem akan mendorong relief valve untuk mengatur tekanan dalam tangki.
Tangki hidrolik juga di lengkapi dengan buffles. Buffles berfungsi sebagai pengatur ketenangan oli dalam tangki saat alat berat berjalan atau mendapatkan goncangan. Kondisi oli yang tenang akan menjamin suplai oli ke dalam sistem baik. Buffles atau sparasi di buat beberapa bagian. Bagian-bagian tersebut memiliki jarak dan dimensi yang sama sehingga memiliki kinerja yang sama untuk mengatur ketenangan oli dalam tangki.
Dalam tangki hidrolik juga terdapat return screen (saringan balik). Komponen ini bertujuan untuk menyaring kotoran yang terbawa dari sistem oleh oli hidrolik yang akan kembali kedalam tangki. Saringan balik memiliki interval pergantian secara tersendiri, sehingga pada saat batas waktu service filter balik juga harus dilakukan pengantian untuk menghindari terjadinya penumpukan kotoran yang terbawa oleh oli hidrolik.






Pompa
Dari bermacam - macam komponen yang ada dalam sistem hidrolik, boleh dikatakan bahwa pompa adalah komponen yang paling dominan. Fungsi daripada pompa adalah untuk mengubah energi mekanik menjadi energi hidrolik dengan cara menekan fIuida hidrolik ke dalam sistem.
Dalam sistem hidrolik, pompa merupakan suatu alat untuk menimbulkan atau membangkitkan aliran fluida (untuk memindahkan sejumlah volume fluida) dan untuk memberikan gaya sebagaimana diperlukan.
Apabila pompa digerakkan oleh motor (penggerak utama), pada dasarnya pompa melaksanakan dua fungsi utama:
Pompa menciptakan kevakuman sebagian pada saluran masuk pompa. Vakum ini memungkinkan tekanan atmospher untuk mendorong fluida dari tangki (reservoar) ke dalam pompa.
Gerakan mekanik pompa mengisap fluida ke dalam rongga pemompaan, dan membawanya melalui pompa, kemudian mendorong dan menekannya ke dalam sistem hidrolik.
"Pompa adalah pembangkit aliran bukannya tekanan".
Seringkali dianggap bahwa pompa adalah pembangkit tekanan fluida, tetapi sebenarnya tujuan utama pemakaian pompa hidrolik adalah untuk memproduksi aliran. Sedang tekanan adalah gaya persatuan luas dan ditimbulkan oleh adanya hambatan untuk mengalir. Pompa direncanakan sebagai mekanik pembangkit untuk menghasilkan aliran, sesuai dengan peningkatan tekanannya. Tetapi pompa sendiri tidak bisa menghasilkan tekanan, karena pompa tidak dapat memberikan perlawanan terhadap alirannya.
Tekanan akan hilang apabila seluruh aliran dan pompa ke luar melalui torak pada elemen penggeraknya. Begitu pula kebocoran pada torak akan mempengaruhi kecepatan torak elemen penggerak, karena dua pertiga aliran pompa akan kembali ke tangki tanpa melakukan kerja. Dengan demikian, kecepatan torak yang dimaksudkan juga terkurangi dua pertiganya.
Dalam upaya melakukan pemilihan jenis pompa yang sesuai untuk kerja sebuah sistem hidrolik, ada beberapa pertimbangan penting agar pompa yang digunakan dapat tergunakan sesuai dengan kebutuhan. Beberapa pertimbangan tersebut diataranya, besarnya debit aliran yang mampu dihasilkan oleh pompa, dimensi, dan mekanisme pengaturan.
Pressure Regulator (pengukur tekanan)
Penggunaan pressure regulator untuk mengetahui tekanan di dalam sistem hidrolik.

Control Valve
Control valve merupakan komponen sistem hidrolik yang berfungsi untuk mengontrol aliran hidrolik pada sistem secara parsial (sebagian) atau keseluruhan.
Pengaturan arah aliran (directional control valve ) oli dari pompa menuju aktuator hidrolik.
Pengaturan tekanan pada sistem.
Fungsi-fungsi regenasi (pemanfaatn flow pengembalian oli).
Fungsi pengamanan beban kejut (shock dan kavitasi)
Pengaturan volume aliran (flow control valve).

Produktivitas Excavator
Menurut Susy (2008) dalam bukunya, jenis material berpengaruh dalam perhitungan produktivitas backhoe. Penentuan waktu siklus backhoe di dasarkan pada pemilihan kapasitas bucket. Rumus yang dipakai untuk menghitung produktivitas backhoe adalah:
Produktivitas=VC x 60CT x S x BFF x efisiensi
Produktivitas dihitung dalam m3/jam, CT adalah waktu siklus, S adalah faktor koreksi untuk kedalaman dan sudut putar, dan BFF didapat dari tabel faktor koreksi.

Tabel. Waktu siklus backhoe beroda crawler (menit)
Jenis Materi
Ukuran Alat

£ 0,76 m3
0,94-1,72 m3
>1,72 m3
Kerikil, pasir, tanah organik
0,24
0,30
0,40
Tanah, lempung lunak
0,30
0,375
0,50
Batuan,lempung keras
0,375
0,462
0,60

Tabel. Faktor koreksi (S) untuk kedalaman dan sudut putar
Kedalaman penggalian (% dari maksimal)
Sudut Putar ( 0 )

45
60
75
90
120
180
30
1,33
1,26
1,21
1,15
1,08
0,95
50
1,28
1,21
1,16
1,10
1,03
0,91
70
1,16
1,10
1,05
1,00
0,94
0,83
90
1,04
1,00
0,96
0,85
0,85
0,75

Tabel faktor koreksi (BFF) untuk lata gali
Material
BFF (%)
Tanah dan tanah organik
80-110
Pasir dan kerikil
90-100
Lempung keras
65-95
Lempung basah
50-90
Batuan dengan peledakan buruk
40-70
Batuan dengan peledakan baik
70-90


HYDROULIC EXCAVATORS (BACK HOE)


Gambar 5.6 Produk Excavator Komatsu type Wheel & MRSX





Referensi:
Kholil, Ahmad. 2012. Alat Berat. Bandung: PT. Remaja Rosdakarya Offset
Rostiyanti, Susy Fatena. 2008. Alat Berat Untuk Proyek Konstruksi Edisi kedua. Jakarta: PT. Rineka Cipta
Siswanto, Budi Tri. 2008. Teknik Alat Berat Jilid 2. Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional.
Soemardikatmodjo. 2003. Alat-alat Berat.
Wagino & Wawan Purwanto. 2012. Bahan Ajar ( Hand Out ) Teknologi Alat Berat. Universitas Negeri Padang : Fakultas Teknik.
_____. Oli Hidrolik.(Http://comerical.jcprimo.com). JC Engineering Inc,-Taiwan