Sistem Hidrolik dan contoh contohnya dalam kehidupan sehari hari

 

 1.Pengertian Sistem Hidrolik

Sistem hidrolik merupakan suatu bentuk perubahan atau pemindahan daya dengan menggunakan media penghantar berupa fluida cair untuk memperoleh daya yang lebih besar dari daya awal yang dikeluarkan. Dimana fluida penghantar ini dinaikan tekanannya oleh pompa pembangkit tekanan yang kemudian diteruskan ke silinder kerja melalui pipa-pipa saluran dan katup-katup. Gerakan translasi batang piston dari silinder
kerja yang diakibatkan oleh tekanan fluida pada ruang silinder dimanfaatkan untuk gerak maju dan mundur.

Dasar- dasar Sistem Hidrolik
a. Hukum Pascal
Prinsip dasar sistem hidrolik berasal dari hukum pascal, dimana tekanan dalam fluida statis harus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:
1) Tekanan bekerja tegak lurus pada permukaan bidang.
2) Tekanan disetiap titik sama untuk semua arah.
3) Tekanan yang diberikan kesebagian fluida dalam tempat tertutup, merambat secara seragam ke bagian lain fluida.

Sebagai contoh : gambar dibawah memperlihatkan dua buah silinder berisi cairan yang dihubungkan dan mempunyai diameter berbeda. Apabila beban W diletakan disilinder kecil, tekanan P yang dihasilkan akan diteruskan kesilinder besar (P = W\a, beban dibagi
luas penampang silinder). Menurut hukum ini, pertambahan tekanan sebanding denganluas rasio penampang silinder kecil dan silinder besar, atau W = PA = wA/a.

 

2 .Komponen beserta Fungsi & Simbol

 

Sistem hidrolik ini didukung oleh 3 unit komponen utama, yaitu:

1. Unit Tenaga, berfungsi sebagai sumber tenaga dengan liquid/ minyak hidrolik

Pada sistem ini, unit tenaga terdiri atas:

• Penggerak mula yang berupa motor listrik atau motor bakar
• Pompa hidrolik, putaran dari poros penggerak mula memutar pompa hidrolik sehingga pompa hidrolik bekerja
• Tangki hidrolik, berfungsi sebagai wadah atau penampang cairan hidrolik
• Kelengkapan (accessories), seperti : pressure gauge, gelas penduga, relief valve

2. Unit Penggerak (Actuator), berfungsi untuk mengubah tenaga fluida menjadi tenaga mekanik

Hidrolik actuator dapat dibedakan menjadi  dua macam yakni:

• Penggerak lurus (linier Actuator) : silinder hidrolik
• Penggerak putar : motor hidrolik, rotary actuator

3. Unit Pengatur, berfungsi sebagai pengatur gerak sistem hidrolik.

Unit ini biasanya diwujudkan dalam bentuk katup atau valve yang macam-macamnya akan dibahas berikut ini.

 

Katup Pengarah (Directional Control Valve = DCV )

    Katup (Valve) adalah suatu alat yang menerima perintah dari luar untuk melepas, menghentikan atau mengarahkan fluida yang melalui katup tersebut.

Contoh jenis katup pengarah : Katup 4/3 Penggerak lever, Katup pengarah dengan piring putar, katup dengan pegas bias.

 Macam-macam Katup Pengarah Khusus

1) Check Valve adalah katup satu arah, berfungsi sebagai pengarah aliran dan juga sebagai pressure control (pengontrol tekanan)

2) Pilot Operated Check Valve, Katup ini dirancang untuk aliran cairan hidrolik yang dapat mengalir bebas pada satu arah dan menutup pada arah lawannya, kecuali ada tekanan cairan yang dapat membukanya.

3) Katup Pengatur Tekanan, Tekanan cairan hidrolik diatur untuk berbagai tujuan misalnya untuk membatasi tekanan operasional dalam sistem hidrolik, untuk mengatur tekanan agar penggerak hidrolik dapat bekerja secara berurutan, untuk mengurangi tekanan yang mengalir dalam saluran tertentu menjadi kecil.

Macam-macam Katup pengatur tekanan adalah:

a. Relief Valve, digunakan untuk mengatur tekanan yang bekerja pada sistem dan juga mencegah terjadinya beban lebih atau tekanan yang melebihi kemampuan rangkaian hidrolik.

b. Sequence Valve, berfungsi untuk mengatur tekanan untuk mengurutkan pekerjaan yaitu menggerakkan silinder hidrolik yang satu kemudian baru yang lain.

c. Pressure reducing valve, berfungsi untuk menurunkan tekanan fluida yang mengalir pada saluran kerja karena penggerak yang akan menerimanya didesain dengan tekanan yang lebih rendah.

4) Flow Control Valve, katup ini digunakan untuk mengatur volume aliran yang berarti mengatur kecepatan gerak actuator (piston).

Fungsi katup ini adalah sebagai berikut:

·         untuk membatasi kecepatan maksimum gerakan piston atau motor hidrolik

·         Untuk membatasi daya yang bekerja pada sistem

·         Untuk menyeimbangkan aliran yang mengalir pada cabang-cabang rangkaian.

Macam-macam dari Flow Control Valve :

·         Fixed flow control yaitu: apabila pengaturan aliran tidak dapat berubah-ubah yaitu melalui fixed orifice.

·         Variable flow control  yaitu apabila pengaturan aliran dapat berubah-ubah sesuai dengan keperluan

·         Flow control yang dilengkapi dengan check valve

·         Flow control yang dilengkapi dengan relief valve guna menyeimbangkan tekanan

Menggambar Rancangan Rangkaian Hidrolik

Setelah kita pelajari komponen-komponen sistem hidrolik secara detail dan juga telah kita pelajari berbagai simbol dari setiap komponen sebagai bahasan tenaga fluida, demikian juga telah kita pelajari cara membaca diagram rangkaian (circuit diagram) maka akan kita mulai dengan cara mendesain (merancang) suatu rangkaian sesuai dengan yang kita kehendaki bila telah tersedia komponen-komponen sistem hidrolik.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merancang rangkaian hidrolik adalah:

·         Tujuan penggunaan rangkaian

·         Ketersediaan komponen

·         Konduktor dan konektor yang digunakan macam apa

·         Tekanan kerja sistem hidrolik berapa

Rancangan rangkaian hidrolik perlu dituangkan dalam bentuk diagram rangkaian hidrolik dengan menggunakan simbol-simbol grafik, dengan bantuan simbol-simbol grafik para desainer dapat menuangkan pemikiran lebih mudah, lebih tenang sehingga dapat berkreasi SEOptimal mungkin.

Cara membuat diagram rangkaian biasanya dengan membuat tata letak komponen sebagai berikut:

·         Actuator diletakkan pada gambar yang paling atas

·         Unit pengatur diletakkan di bawahnya

·         Unit tenaga diletakkan pada bagian paling bawah

·         Setelah simbol-simbol komponen lengkap dalam lay out (tata letak) barulah digambar garis-garis penghubung sebagai gambar konduktor dengan garis-garis sesuai dengan macam konduktor yang digunakan

 

Konsep hidrolik banyak digunakan dalam peralatan yang sering kita lihat sehari-hari, antara lain: 1. Dongkrak hidrolik ( Hydraulic Jack ) Pernah mengganti ban mobil? atau pernah meilhat orang mengganti ban mobil? Bagian badan mobil yang akan diganti bannya harus diganjal supaya mobil tidak miring.  Nah, karena kita bukan Superman yang bisa mengangkat mobil, kita menggunakan alat bantu yaitu dongkrak hidrolik.
Dongkrak hidrolik adalah alat yang berguna untuk memperingan kerja dengan menggunakan prinsip hukum pascal. Dongkrak hidrolik terdiri dari dua tabung berhubungan yang memiliki luas penampang yang berbeda. Masing-masing tabung ditutup dan diisi fluida. Dengan menaik turunkan piston, maka tekanan pada tabung pertama akan dipindahkan ke tabung kedua sehingga dapat mengangkat beban yang berat. 

 
Cara kerja: Ketika gaya diberikan melalui tuas dongkrak untuk menekan pengisap yang luas penampangnya kecil, tekanan ini akan diteruskan minyak ke segala arah. Karena dinding wadah minyak terbuat dari material yang kuat, tekanan ini tidak akan merubah bentuk wadah ( bejana ). Satu-satunya jalan agar minyak mengalir adalah meneruskan tekanan ke pengisap yang luas penampangnya lebih besar.
2. Car Lifter ( Pengangkat mobil hidrolik ) Klo kita pernah ke tempat pencucian mobil atau ke bengkel, kita pasti melihat mobil kita diangkat ke atas untuk kemudian dicuci atau diperbaiki bagian bawahnya. Nah, alat untuk mengangkat mobil itu adalah hydraulic car lifter atau pengangkat mobil hidrolik. Cara kerjanya sama dengan dongkrak hidrolik, yaitu memanfaatkan hukum Pascal.
3. Rem Hidrolik  Ide tekanan zat cair diteruskan melalui zat cair juga digunakan pada mobil untuk sistem pengereman. Setiap rem mobil dihubungkan oleh pipa-pipa menuju ke master silinder. Pipa-pipa penghubung dan master silinder diisi penuh dengan minyak rem. 
Ketika kita menekan pedal rem, master silinder tertekan. Tekanannya diteruskan oleh minyak rem ke setiap silinder rem. Gaya tekan pada silinder rem menekan sepasang sepatu rem sehingga menjepit piringan logam. Akibat jepitan ini, timbul gesekan pada piringan yang melawan arah gerak piringan hingga akhirnya dapat menghentikan putaran roda. 
Sepasang sepatu dapat menjepit piringan dengan gaya yang besar karena sepasang sepatu tersebut dihubungkan ke pedal rem melalui sistem hidrolik. Disini kita menekan silinder yang luas pengisapnya lebih kecil daripada luas pengisap rem, sehingga pada rem dihasilkan gaya yang lebih besar. Jika luas pengisap rem dua kali luas pengisap master, maka dihasilkan gaya rem yang dua kali lebih besar dari gaya tekan kaki pada pedal rem. 
Gesekan sepasang sepatu terhadap piringan menimbulkan panas. Oleh karena permukaan piringan sangat luas jika dibandingkan terhadap luas sepasang sepatu, maka panas yang timbul pada piringan segera dipindahkan ke udara sekitarnya. Ini mengakibatkan suhu sepasang sepatu rem hampir tetap (tidak panas).   
4. Lengan Excavator Excavator yang beratnya 30 ton dapat dengan mudah mengangkat tanah yang beratnya 2 ton, karena excavator didesain dengan sistem hidrolik pada motor di bagian track dan lengan yang berfungsi mengayun dan memindahkan beban. Dengan sistem hidrolik, mampu mengangkat beban yang berat karena mampu menghasilkan tenaga yang besar. 
5. Mesin Press Hidrolik Mesin pres hidrolik adalah salah satu jenis mesin pres yang banyak digunakan pada industri logam untuk membentuk logam sesuai bentuk cetakan, juga pada industri kapas dan sabut kelapa untuk mendapatkan bentuk dan ukuran yang seragam.





Masih banyak lagi peralatan-peralatan untuk membantu memudahkan hidup kita yang memanfaatkan prinsip hidrolik, coba perhatikan, segala sesuatu yang berhubungan dengan penggunaan air/zat cair dalam hidup kita pasti ada sistem hidrolika yang terlibat di dalamnya...
Sesuai namanya, mainan edukasi kreatif robot hidrolik Dinobot juga memanfaatkan prinsip hidrolika dalam menggerakkan semua sistem gerakannya. Sistem hidrolika yang digunakan memanfaatkan pompa suntik yang telah dimodifikasi sehingga dapat mengoptimalkan pemanfaatan cairan hidrolik menjadi gerak berputar, gerak naik turun, gerak memanjangkan lengan dan gerak menjepit.
Sistem hidrolika pada mainan edukasi kreatif Dinobot dapat terlihat dengan jelas sehingga memberikan pengalaman dan pemahaman yang nyata tentang prinsip-prinsip fisika yang berlaku.
Satu kelebihan yang tak dimiliki sistem lain adalah bahwa sistem hidrolik paling serbaguna dalam mengubah dan memindahkan daya. terutama dari sifat kekakuan namun sekaligus fleksibel. dalam bentuk apapun cairan/minyak hidrolik akan mengikuti bentuk bagian yang ditempatinya dalam sistem.