1

Hydraulic

SASARAN i

I. Dasar-Dasar Hidrolik 1

I.1 Penggunaan Cairan Dalam Sistem Hidrolik 1

I.2 Hukum Pascal 2

I.2.1 Formulasi Pascal 3

I.2.2 Keuntungan Mekanis 5

I.3 Orifice 6

I.3.1 Oil Flow ke Tangki di Blok 7

I.3.2 Type Dasar Circuit 8

II. Komponen-Komponen Hydraulic 10

II.1 Tangki Hidrolik 10

II.1.1 Komponen Oil Tank 10

II.1.2 Jenis Hydraulic Tank 11

II.1.3 ISO Simbol 13

II.1.4 Fungsi dari Hydraulic Fluid (Oil) 13

II.1.5 Viscosity (Kekentalan) 15

II.1.6 Viscosity Index 16

II.1.7 Petroleum Oil 16

II.1.8 Fluida Tahan Api 16

II.1.9 Oil Life 17

II.2 Hydraulic Pump 18

II.2.1 Positive Displacement Pump 19

II.2.1.1 Gear Pump 20

A. Gear Pump Flow 21

B. Gear Pump Force 21

C. Pressure Balance Plate 22

D. Gear Pump with Pocket 23

2

II.2.1.2 Vane Pumps 24

A. Vanes 25

B. Flex Plates 25

C. Vane Pump Operation 26

D. Balanced Vane Pump 27

E. Variable Vane Pump 28

II.2.1.3 Piston Pumps 28

A. Straight Housing Axial Piston Pump 29

B. Radial Piston Pump 31

II. 2.2 Non-Positive Displacement Pump 34

II.2.2.1 Centrifugal Impeller Pump 34

II.3 VALVE 35

II.3.1 Pressure Control Valve 35

II.3.1.1 Relief Valve 36

A. Simple Relief Valve 36

B. Pilot operated Relief valve, CLOSE Position 37

II.3.1.2 Sequence Valve 41

II.3.1.3 Pressure Reducing Valve 43

II.3.1.4 Pressure Differential Valve 45

II.3.2 Directional Control Valve 48

II.3.2.1 Spool Valve 48

II.3.2.2 Rotary Valve 54

II.3.2.3 Check Valve 55

II.3.2.4 Pilot Operated Check Valve 56

II.3.2.5 Make-up Valve 59

II.3.2.6 Solenoid Actuated Control Control Valve 60

A. Air gap Solenoid 60

B. Wet Armature Solenoid 61

III. I S O SYMBOL 67

III.1 Introduction 68

3

III.1.1. Pandangan Umum 68

III.1.2. Ruang Lingkup dan Tujuan 69

III.2. Aturan-aturan Symbol 69

III.3 Konduktor, Fluid 72

III.4 Penyimpan Energi dan Penyimpan Fluida 74

III.5 Fluid Conditioner 75

III.6 Cylinder 76

III.7 Controls 77

IV. Load Sensing/ Pressure Compensated 78

IV.1 Basic System (Open Center) 79

IV.1.1 Relief Valve 79

IV.2 Pressure Compensation (Close Center System) 82

IV.3 Load Sensing (Close Center System) 86

4

Hydraulic

Objectives:

Upon completion of the course the trainee will be able to:

1. Define the term hydraulics.

2. Describe in writing Pascal’s Law (relationship between pressure force and

area) and Calculate force or area when given required values (F = P X A).

3. List the component of basic hydraulic system, including: fluid, tank, pump,

directional valve, relief valve, cylinder, and lines.

4. State to type of fluid pump including positive displacement and non-positive.

5. State the three basic type of pump including gear pump, vane pump, and

piston pump.

6. List the type of hydraulic valve including directional, flow and pressure

control valve.

7. List the type of hydraulic actuator, such as: hydraulic motor and hydraulic

cylinder.

8. State the flow and function of component using a graphic fluid symbol.

9. Describe the hydraulic load sensing and pressure compensated system.

10. Draw hydraulic circuit using ISO symbol.

11. Describe the hydraulic system operation of D6H.

Describe the hydraulic contamination control procedures.

5

Hydraulic

I. Dasar-Dasar Hidrolik

Sistem hidrolik mempunyai peran sangat penting dalam operasi alat

berat. Prinsip-prinsip dasar hidrolik digunakan ketika merancang dan

mengoperasikan sistem hidrolik untuk implement, sistem steering, sistem

brake, dan sistem power train. Bahkan dalam kehidupan sehari-hari, tidak

terlepas dari peralatan yang memanfaatkan prinsip-prinsip dasar hidrolik,

misalnya: dongkrak dll.

Prinsip-prinsip hidrolik berlaku ketika menggunakan cairan yang

bertekanan untuk melakukan kerja. Untuk itu ada beberapa hukum yang harus

dipahami dan akan dijelaskan pada pembahasan berikut.

I.1 Penggunaan Cairan Dalam Sistem Hidrolik

Gb. 1.1 Zat Cair

Beberapa alasan mengapa menggunakan zat cair dalam sistem hidrolik:

• Cairan mengikuti bentuk wadah (tempat) dimana cairan itu berada.

Ruang atau volume yang ditempati oleh zat cair tadi dinamakan

“displacement”.

• Zat cair tidak dapat dimampatkan (non-compressible)

• Zat cair meneruskan tekanan ke semua arah (lihat gambar 1), zat

cair akan mengikuti bentuk dari wadah. Zat cair mengalir ke segala

arah melalui pipa-pipa dan hose dalam berbagai ukuran dan bentuk.

6

Gb. 1.2 Zat Cair Tidak Bisa Dimampatkan

Dibandingkan dengan zat lain sebagai contoh gas, jika ditekan gas

mempunyai ruangan yang lebih kecil dan displacement-nya menjadi berkurang.

Itulah sebabnya zat cair (cairan) sangat cocok digunakan dalam sistem hidrolik.

Gb. 1.3 Gas yang Dimampatkan

I.2 Hukum Pascal

Menurut hukum Pascal, “Tekanan yang bekerja pada suatu zat cair

pada ruangan tertutup, akan diteruskan ke segala arah dan menekan

dengan gaya yang sama pada luas area yang sama”. Artinya, gaya yang

bekerja di setiap bagian dari hidrolik oil system akan meneruskan tekanan yang

sama ke segala arah di dalam sistem.

7

Gb. 1.4 Hukum Pascal

Contoh soal

Seperti contoh yang terdapat pada gambar di atas, 500 Pound gaya yang

bekerja pada piston kecil dengan jari-jari 2 inchi, menghasilkan tekanan

sebesar 40 Pound per Square Inch (Psi). Tekanan yang sama akan mampu

mendukung piston besar dengan jari-jari 3 inchi dengan berat beban 1130

Pound. Dengan rumus yang sederhana berdasarkan hukum Pascal, dapat

dijelaskan hubungan antara gaya (Force), Tekanan (Pressure) dan Luas

penampang (Area).

I.2.1 Formulasi Pascal

Force (gaya) adalah sesuatu yang menyebabkan benda diam menjadi

bergerak, benda yang bergerak lurus menjadi berbelokdan sebagainya.

Gaya biasanya dinyatakan dalam:

• Pounds (Lbs)

• Kilogram (Kg)

• Newton (N)

Pressure (Tekanan), adalah gaya yang bekerja pada setiap satuan luas

penampang. Pressure biasanya dinyatakan dalam:

• Pounds per Square Inch (Psi)

• Kilogram per Centimeter Persegi (Kg/Cm²)

• KiloPascal (Kpa)

8

Area (Luas penampang/permukaan), biasanya dinyatakan dalam:

• Square Inch (Inch²)

• Millimeter persegi (mm²)

• Centimeter persegi (mm²)

Gb. 1.5 Formulasi Pascal

Luas permukaan yang berbentuk lingkaran dapat dihitung dengan rumus

berikut: Area = π × r²

Jika jari-jari lingkaran (r) adalah 2 inch, maka:

A = 3,14 × 2 × 2

A = 12,5 inch²

Dengan mengetahui luas area, dapat diketahui berapa besar tekanan yang

mampu mengangkat beban yang ada. Jika gaya sebesar 500 Pound bekerja

pada area 12,5 inch², tekanan yang terjadi adalah 40 psi.

Tekanan dapat diketahui dengan rumus:

P = F / A

P = 500 lbs/12,5 inch²

P = 40 psi

Dengan demikian besar gaya yang bisa ditopang oleh piston yang besar adalah:

F = P × A

P = 40 psi

9

A = belum diketahui (r = 3 inch) F = 40 × 28,26

A = π × r² F = 1130 psi

A = 3,14 × 3 × 3

A = 28,26 inch²

I.2.2 KEUNTUNGAN MEKANIS

Gambar 1.6 menunjukkan bagaimana zat cair dalam sebuah sistem

hidrolik menimbulkan keuntungan secara mekanis. Semua cylinder dalam

keadaan tersambung, dan semua ruangan terisi dengan zat cair (oli) sebelum

sistem diberikan tekanan. Cylinder dihitung dari kiri ke kanan.

Gb. 1.6 Zat Cair menimbulkan Keuntungan Mekanis

Pada saat menghitung pressure di dalam sistem, digunakan dua valve

dari cylinder ke dua dari sebelah kiri.

Rumus yang digunakan adalah:

Pressure = Force Area

Pressure = Force : Area

10

Pressure = 50 lbs = 50 psi 1 in²

Sekarang sudah didapatkan pressure yang ada di dalam sistem sehingga

bisa dihitung force dari load untuk cylinder satu dan tiga dan piston area untuk

cylinder 4. Hitung load pada cylinder satu dan tiga dengan menggunakan

rumus: Force sama dengan Pressure kali Area (Force = Pressure × Area).

Hitung cylinder nomor empat piston area dengan menggunakan rumus: Area

sama dengan Force dibagi Pressure (Area = Force : Pressure ).

Jawaban:

Load pada cylinder 1 adalah 250 lbs, load pada cylinder 3 adalah 150

lbs, sedangkan Area pada piston nomor 4 adalah 2 in².

I.3 Orifice

Berbicara masalah hidrolik, hal yang umum dipakai adalah istilah “Pump

Pressure” (Tekanan Pompa). Tetapi perlu diingat bahwa pompa tidak

menghasilkan pressure. Pompa hanya menghasilkan ‘Flow’ (aliran

fluida/oli). Jika flow-nya dihambat, maka akan timbul pressure.

Pada gambar 7.a pump flow yang melalui pipa adalah 1 GPM (Gallon Per

Minute). Pada gambar tersebut, tidak ada hambatan untuk mengalir melalui

pipe. Oleh sebab itu pembacaan pressure adalah 0 (zero) untuk kedua gauge.

Gb. 1.7a Tanpa Orifice dan Gb. 1.7b Ada Orifice

11

Orifice menimbulkan hambatan terhadap pump flow. Pada saat oli

mengalir melalui sebuah orifice, maka akan timbul pressure pada sisi up stream

dari sebuah orifice (pressure yang diukur pada ruangan sebelum orifice.

Pada gambar 8.b, ada sebuah orifice di dalam pipa di antara kedua gauge.

Gauge pada sisi up stream dari orifice menunjukkan bahwa pressure 207 kPa

(30 psi) diperlukan untuk mengirim flow sebesar 1 GPM melalui sebuah orifice.

Tidak ada hambatan pada oli untuk mengalir setelah orifice. Itu sebabnya

gauge pada sisi down stream (ruangan setelah orifice) menunjukan 0 (zero)

kPa/psi.

I.3.1 Oil Flow ke Tangki di Blok

Gb. 1.8 Oil Flow ke Tangki di Blok

Pada saat ujung dari pipa output-nya di plugged (blok), maka oil flow

yang menuju ke tangki juga di-blok. Positive displacement pump akan terus

memompa oli pada 1 GPM dan mengisi pipa-pipa saluran. Pada saat pipa-pipa-

nya terisi, hambatan terhadap flow yang mengalir ke pipa akan menghasilkan

pressure. Pressure yang ditimbulkan sama dengan Hukum Pascal yang

menyatakan bahwa ‘pressure yang bekerja pada suatu ruangan zat cair akan

diteruskan ke segala arah sama besar untuk masing-masing unit area yang

sama’. Nilai pressure dari kedua gauge adalah sama.

Pressure akan terus naik sampai pump flow di alihkan ke circuit yang lain

atau ke tangki. Hal semacam ini biasanya dilakukan oleh relief valve.

12

Jika total pump flow tidak dialihkan ke circuit yang lain, pressure di

dalam sistem akan terus naik dan menyebabkan kerusakan sistem tersebut

(meledak/jebol).

I.3.2 Type Dasar Circuit

Ada dua type dasar dari circuit, yaitu: Series dan Parallel.

Gb. 1.9 Hambatan Serie

Pada gambar di atas, pressure 620 kPa (90psi) diperlukan untuk

mengalirkan 1 GPM oli melalui circuit.

A. Hambatan Serie

Orifice atau relief valve yang dirangkai serie pada hidrolik circuit akan

menimbulkan resistance (hambatan) yang mirip dengan resistor yang

dirangkai serie pada circuit electric dalam mana oil harus mengalir melalui

masing-masing resistance. Total resistance sama dengan jumlah dari

masing-masing resistance.

B. Hambatan Parallel

Dalam sebuah sistem dengan circuit parallel, pump oil akan mempunyai

prioritas untuk mengalir melalui resistance yang paling kecil lebih dahulu.

Pada gambar di bawah pompa men-supply oli ke tiga circuit parallel. Circuit

tiga mendapatkan prioritas yang paling rendah. Circuit satu mendapatkan

13

prioritas yang paling tinggi (lihat besarnya tension/tekanan spring pada

masing-masing check valve).

Gb. 1.10 Hambatan Pararel

Pada saat oil flow mengisi saluran di sebelah kiri dari ke-tiga valve, pump oil

pressure naik ke 207 kPa (30 psi). Pump oil pressure akan membuka valve

pada pada circuit satu dan oli akan mengalir melaluinya.

Pada saat circuit satu sudah terisi, pump oil pressure mulai naik. Pump oil

pressure naik sampai 414 kPa (60 psi) dan membuka valve pada circuit dua.

Pump oil pressure tidak dapat terus naik sampai circuit dua ter-isi penuh.

Pump oil pressure harus melebihi 620 kPa (90 psi) untuk membuka valve

pada circuit tiga.

Harus ada sistem relief valve di salah satu circuit atau di pompa untuk

membatasi maksimum pressure di dalam sistem.

14

Hydraulic

II. Komponen-Komponen Hydraulic

II.1 Tangki Hidrolik

II.1.1 Komponen Oil Tank

Fungsi utama dari hydraulic oil tank adalah untuk menyimpan oli. Akan

tetapi oil tank juga mempunyai beberapa fungsi lain. Oil tank harus bisa

menyerap panas dan memisahkan udara dari oli.

Gb. 2.1Tangki Hidrolik

Oil tank harus cukup kuat, punya kapasitas yang cukup dan bisa

memisahkan kotoran-kotoran. Hydraulic oil tank biasanya tertutup, tetapi tidak

selalu.

Komponen oil tank seperti terlihat pada gambar di atas:

• Fill Cap, menjaga kotoran masuk lewat lubang yang dipakai untuk

mengisi dan menambahkan oli ke dalam tangki serta

menjaga/menutup pressurizes tank.

• Sight glass, digunakan untuk meng-check level/permukaan dari oli.

Level oli seharusnya di-check saat oli masih dalam keadaan dingin.

Level oli akan benar bila permukaanya di tengah-tengah sight glass.

• Supply dan Return Lines, Supply lines (hose menuju pompa)

memungkinkan oli mengalir dari tangki ke sistem. Return lines (saluran

kembali) memungkinkan oli mengalir dari sistem ke tangki.

15

• Drain, terletak di bagian bawah tangki. Drain (saluran pembuangan)

digunakan untuk membuang oli lama dari tangki. Saluran drain juga

memungkinkan air dan endapan lain dalam oli dibuang.

II.1.2 Jenis Hydraulic Tank

Dua macam hydraulic tank adalah Pressurized dan Vented (Non-

Pressurized).

Gb. 2.2 Pressurized Tank

A. Pressurized Tank, pressurized tank itu tertutup sama sekali. Atmospheric

pressure (tekanan udara luar) tidak akan mempengaruhi pressure yang ada

di dalam tangki. Sebagaimana oli mengalir melalui sebuah system, oli akan

menyerap panas dan mengembang. Oli yang mengembang ini akan

menekan udara yang ada di dalam tangki. Udara yang tertekan ini akan

mendorong oli keluar dari tangki dan menuju ke sistem.

Vaccum relief valve mempunyai dua fungsi. Mencegah ke-vaccum-an dan

juga untuk membatasi maksimum pressure di dalam tangki. Vaccum relief

valve akan mencegah ke-vaccum-an dengan cara membuka dan

membiarkan uadara masuk ke dalam tangki bilamana tank pressure drop

sampai 3,45 kPa (.5 psi).

Pada saat pressure di dalam tangki mencapai vaccum relief valve pressure

setting, maka valve akan membuka dan mengeluarkan udara yang terjebak

16

ke luar (atmosphere). Vaccum relief valve pressure setting bisa bervariasi

antara 70 kPa (10 psi) sampai 207 kPa (30 psi).

Komponen tangki yang lain adalah:

• Filler Screen, mencegah kotoran yang besar masuk ke tangki pada saat

tutup tangki dilepas.

• Filler Tube, memungkinkan tangki diisi pada level yang benar tetapi tidak

overfilled.

• Baffles, mencegah return oil mengalir langsung ke bagian tangki outlet,

memberikan kesempatan kepada bubble (gelembung-gelembung udara)

yang ada di return oil untuk naik ke atas. Juga mencegah oli ter-aduk

yang mana akan membantu menurunkan oli dari pembentukkan buih.

• Ecology Drain, digunakan untuk mencegah oli tercecer pada saat

membuang air dan endapan-endapan dari tangki.

• Return Screen, mencegah partikel yang lebih besar masuk ke tangki,

tetapi tidak bisa menyaring partikel yang halus.

B. Vented Tank

Gb. 2.3 Vented Tank

Gambar 2.3 menunjukkan Vented tank atau Non-Pressurized tank. Tangki ini

berbeda dengan pressurized tank, dimana pada vented tank mempunyai

breather (lubang pernapasan). Breather memungkinkan udara keluar masuk

17

dengan bebas. Atmospheric pressure di atas oli menekan oli keluar dari

tangki menuju ke sistem. Breather mempunyai screen yang mencegah

kotoran masuk ke dalam tangki.

II.1.3 ISO Simbol

Gambar 2.4 memperlihatkan ISO simbol untuk vented dan pressurized

hydraulic tank.

Gb. 2.4 Vented Tank

Vented hydraulic tank simbol hanya berbentuk kotak/segi empat dengan

bagian atasnya terbuka. Sementara pressurized tank simbol digambarkan

dengan kotak/segi empat yang tertutup. Gambar tangki terlihat digambarkan

dengan hydraulic lines untuk mempermudah pengertian).

II.1.4 Fungsi dari Hydraulic Fluid (Oil)

Fluid (Zat cair) adalah Non-Compressible. Oleh sebab itu fluid dapat

men-transmit power saat itu juga dalam sebuah sistem hidrolik. Sebagai

contoh, minyak tanah ter-compress sekitar 1% untuk setiap 2000 psi. Oleh

sebab itu minyak tanah dapat mempertahankan volumenya secara tetap di

bawah tekanan tinggi. Minyak tanah adalah zat cair pokok yang digunakan

dalam pengembangan kebanyakan hidrolik oil.

Fungsi utama dari hydraulic fluid (oil) adalah:

• Transmitting power • Lubricating

• Sealing • Cooling

• Cleaning

18

Gb. 2.5 Non-Compressible Fluid

A. Transmitting power (Meneruskan Tenaga)

Karena hydraulic fluid tidak dapat dikompres, sekali hidrolik sistem ter-isi

dengan fluida, seketika itu juga meneruskan power dari satu area ke area

yang lain. Akan tetapi bukan berarti semua fluida mempunyai efisiensi yang

sama dalam meneruskan power, sebab masing-masing fluida mempunyai

sifat khusus sendiri-sendiri. Pemilihan hydraulic fluid yang benar tergantung

dari pemakaian dan kondisi operasi.

B. Lubricating (Melumasi)

Hydraulic fluid (oil) harus bisa melumasi komponen-komponen yang

bergerak dalam sebuah hidrolik sistem. Komponen-komponen yang berputar

atau meluncur harus bisa berfungsi dengan baik tanpa harus bersentuhan

dengan komponen yang lain. Hydraulic oil harus bisa mempertahankan oil

film di antara dua permukaan untuk mencegah gesekan, panas dan

keausan.

C. Sealing (Menutupi)

Banyak komponen-komponen hidrolik di-design dengan menggunakan

hydraulic oil dari pada mekanikal seal dalam komponen. Viskositas

19

(kekentalan) dari oil akan membantu menentukan kemampuannya untuk

melapisi.

D. Cooling

Hidrolik sistem menghasilkan panas bila sedang mengubah mekanikal energi

ke hidrolik energi atau sebaliknya.

Pada saat oil bergerak melalui sistem, panas akan merambat dari

komponen-komponen yang lebih hangat ke cooler. Oil akan memberikan

panas tersebut ke reservoir atau cooler yang telah di-design untuk menjaga

oil temperature tidak melebihi batas.

E. Cleaning

Fungsi lain dari oil adalah membersihkan. Meskipun pada hidrolik tank sudah

ada screen, bukan tidak mungkin kotoran debu akan masuk ke dalam

sistem. Kotoran-kotoran ini akan dibawa oleh oil menuju ke tangki yang

kemudian akan ditangkap oleh filter yang ada di dalam tangki.

Disamping fungsi-fungsi tersebut di atas oil juga bisa mencegah karat

dan korosi pada komponen-komponen metal, mencegah oil membentuk buih

dan oksidasi, memisahkan udara, air serta kotoran yang lain dan juga menjaga

oil dari perubahan temperature yang besar.

II.1.5 Viscosity (Kekentalan)

Viskositas adalah hambatan terhadap oil untuk mengalir pada

temperature tertentu. Jika zat cair mengalir dengan mudah, maka berarti

mempunyai viscosity yang rendah. Zat cair yang tidak mudah mengalir, berarti

mempunyai viscosity yang tinggi.

Viskositas zat cair dipengaruhi oleh temperature. Bilamana zat cair

menjadi lebih panas, maka viskositasnya akan menjadi lebih rendah. Begitu

juga bilamana zat cair-nya menjadi lebih dingin, maka viskositasnya akan naik.

Contoh yang sangat mudah adalah minyak sayur dimana viskositas akan

berubah bila temperature-nya berubah. Bila minyak sayur ada dalam kondisi

20

dingin, maka dia akan terasa kental dan lambat untuk dituangkan. Setelah

dipanaskan, maka minyak tersebut akan menjadi lebih encer dan mudah

dengan cepat dituangkan.

II.1.6 Viscosity Index

Viscosity Index (VI) adalah ukuran kekentalan zat cair seiring dengan

berubahnya temperature. Jika zat cair relative tetap di berbagai temperature,

maka dikatakan zat cair tersebut mempunyai Viskosity Index (VI) yang tinggi.

Jika zat cair menjadi lebih kental pada temperature rendah dan sangat encer

pada temperature tinggi, maka zat cair tersebut mempunyai Viscosity Index

yang rendah. Pada kebanyakan hydraulic system, fluida dengan Viscosity Index

yang tinggi diperlukan daripada fluida dengan Viscosity Index yang rendah.

II.1.7 Petroleum Oil

Semua petroleum oil akan menjadi lebih encer seiring dengan kenaikan

temperature. Sebaliknya, jika temperature turun akan menjadi lebih kental. Jika

viskositas terlalu rendah, maka akan ada banyak kebocoran melalui seal dan

lewat sambungan-sambungan. Jika viskositas terlalu tinggi maka kemungkinan

operasinya menjadi lebih berat sehingga memerlukan extra power untuk

mendorongnya melalui system. Viskositas dari petroleum oil dinyatakan dengan

SAE (Society of Automotive Engineers) numbers: 5W, 10W, 20W, 30W, 40W,

dan lain-lain. Semakin kecil angkanya, dapat mengalir dengan baik pada

temperature rendah. Semakin besar angka-nya, semakin kental dan

diperuntukkan buat temperature tinggi.

II.1.8 Fluida Tahan Api

Ada tiga macam fluida tahan api: Water-glycol, water oil emulsion dan

synthetic.

• Water-glycol fluid, berisi 35% sampai 50% air (water inhibit

burning), glycol (synthetic chemical hampir menyerupai antifreeze)

dan water thickener. Additive ditambahkan ke dalam fluida untuk

21

memperbaiki lubrikasi dan untuk mencegah karat, korosi dan berbuih.

Water-glycol fluid lebih berat dibanding dengan oil dan bisa

menyebabkan pump cavitation pada kecepatan tinggi. Fluida ini bisa

bereaksi dengan metal tertentu dan seal dan tidak bisa

digunakan/dicampur dengan beberapa tipe cat.

• Water oil emulsion, paling mahal dari semua fluida tahan api.

Jumlah yang sama dari air (40%) juga dipakai sebagaimana pada

water-glycol untuk mencegah pembakaran. Water-oil digunakan

dalam hidrolik oil system pada umumnya. Additive bisa ditambahkan

untuk mencegah karat dan buih.

• Synthetic oil, dibuat dengan proses reaksi kimia dengan komposisi

khusus untuk menghasilkan senyawa yang terencana dan mempunyai

sifat-sifat yang bisa diprediksi. Synthetic oil secara spesifik diramu

untuk dipakai pada temperature tinggi dan juga temperature rendah.

Kondisi-kondisi tertentu mungkin memerlukan synthetic fluid tersebut

untuk mendapatkan spesifikasi yang diperlukan. Fire resistic sinthetic fluid tidak

mudah terbakar dibanding dengan oil dan lebih cocok digunakan di area

dengan pressure dan temperature tinggi.

Beberapa kali fire resistant fluid bereaksi dengan polyurethane seal, untuk itu

harus menggunakan seal yang khusus.

II.1.9 Oil Life

Hidrolik oil tidak pernah aus. Digunakannya filter untuk menyaring

partikel-partikel dan bahan kimia akan sangat berguna bagi umur dari oil. Akan

tetapi, pada akhirnya oil akan menjadi terkontaminasi, dan itu harus diganti.

Pada machine-machine konstruksi, oil diganti secara teratur pada interval waktu

yang ditentukan.

22

Kontaminasi di dalam oil juga bisa digunakan sebagai indikator dari

keausan yang tinggi dan masalah-masalah lain yang akan muncul. Salah satu

program yang menggunakan oil yang sudah terkontaminasi sebagai sumber

informasinya adalah Caterpillar Schedule Oil Sampling Program (S•O•S)

II.2 Hydraulic Pump

Gb. 2.6 Hydraulic Pump

Hydraulic Pump mentransfer mechanical energy ke hydraulic energy. Ini

adalah suatu alat yang mengambil energy dari satu sumber (engine, electric

motor, dll) dan mentransfer energy tersebut menjadi bentuk hydraulic. Pompa

mengisap oil dari tangki dan mendorongnya ke dalam sebuah hydraulic system

yang disebut sebagai ‘Flow’. Semua pompa menghasilkan oil flow dengan cara

yang sama. Proses vacuum akan terjadi pada pump inlet. Atmospheric pressure

yang lebih tinggi akan mendorong oil melalui inlet passage dan masuk ke dalam

pump inlet chamber. Gear-gear yang ada di dalam pompa akan membawa oil

ke pump outlet chamber. Volume dari chamber akan mengecil saat chamber

tersebut mendekati outlet. Hal ini akan memperkecil ukuran chamber dan

mendorong oil keluar melalui outlet passage. Pompa hanya menghasilkan flow

(gallon per menit, liter per menit, cubic centimeter per revolution, dll) yang

akan digunakan di hydraulic system. Pompa tidak menghasilkan atau

23

menyebabkan “pressure”. Pressure disebabkan oleh hambatan terhadap aliran.

Hambatan dapat disebabkan oleh flow melalui hose, orifice, fitting, cylinder,

motor atau apapun yang ada di dalam system yang menghalangi flow menuju

ke tangki. Ada dua pompa: Positive dan Non-Positive displacement pump.

Gb. 2.7 Hydraulic Motor

Hydraulic motor mentransfer hydraulic energy menjadi mechanical energy.

Hydraulic motor menggunakan oil flow yang sedang di tekan ke dalam hydraulic

system oleh pompa dan mentransfernya menjadi rotary motion untuk

menggerakkan peralatan yang lain seperti final drive, diffrential, transmission,

wheel, fan, pompa yang lain dan lain-lain.

II.2.1 Positive Displacement Pump

Ada 3 (tiga) type dari Positive displacement pump:

• Gear

• Vane

• Piston

Positive displacement pump mempunyai clearance diantara komponen-

komponen-nya lebih kecil. Ini akan mengurangi kebocoran dan menghasilkan

efficiency yang lebih baik saat digunakan pada high pressure hydraulic system.

Output flow pada positive displacement pump pada dasarnya sama untuk setiap

24

putaran pompa. Positive displacement pump dikelompokkan menjadi dua

berdasarkan kontrol output dan konstruksi pompa.

Gb. 2.8 Komponen Positive Displacement Pump

Komponen Positive Displacement Pump adalah: (1) Seal Retainer, (2)

Seal, (3) Back Up Seal, (4) Isolation Plates, (5) Spacer, (6) Drive Gear, (7) Idle

Gear, (8) Housing, (9) Mounting, (10) Flange Seal, (11) Balance Plates.

II.2.1.1 Gear Pump

Pompa gear terdiri dari beberapa komponen seperti gambar di atas.

Bearing dipasang pada housing dan flange mounting-nya di sisi gear-gear-nya

untuk mendukung gear shaft selama berputar.

Gear pump termasuk positive displacement pump. Gear pump

menghasilkan jumlah oil yang sama pada setiap putaran dari input shaft. Pump

output dikontrol dengan merubah kecepatan dari putaran. Pressure operasi

maksimum dari gear pump dibatasi sampai 4000 psi. Pembatasan pressure ini

dilakukan karena adanya ketidakseimbangan hydraulic yang menjadi sifat dan

ada pada gear pump design. Ketidakseimbangan hydraulic akan menghasilkan

1

7

6

4 3 2

11 10 9

5

8

25

beban pada satu sisi pada shaft yang dilawan oleh bearing dan roda gigi yang

bersentuhan dengan housing. Gear pump menghasilkan volumetric efisiensi di

atas 90% pada saat pressure tetap berada pada range operasi yang diijinkan.

A. Gear Pump Flow

Output flow dari sebuah pompa gear ditentukan oleh kedalaman gigi dan

lebar gigi. Banyak dari produsen gear pump men-standard-kan pada

kedalaman gigi dan profil yang ditentukan oleh jarak garis tengah antara

gear shaft (1.6”, 2.0”, 2.5”, 3.0”). Dengan standard yang mengacu pada

kedalaman gigi dan profil, perbedaan flow dari pompa praktis ditentukan

oleh lebar gigi.

Gb. 2.9 Gear Pump Flow

Pada saat pompa berputar, oli dibawa diantara roda gigi dan housing

dari sisi inlet menuju ke sisi outlet dari pompa. Arah perputaran drive gear

shaft ditentukan oleh lokasi dari inlet dan outlet port. Pada kebanyakan gear

pump, diameter inlet port lebih besar dari pada outlet port. Pada

bidirectional pump dan bidirectional motor, ukuran inlet dan outlet port akan

sama.

B. Gear Pump Force

26

Outlet flow dari sebuah gear pump dihasilkan dengan mendorong oil

keluar dari roda gigi pada saat bertemu di sisi outlet. Hambatan pada oil

flow akan menghasilkan pressure pada sisi outlet. Ketidakseimbangan dari

gear pump lebih disebabkan karena pressure yang ada di outlet port lebih

tinggi dari inlet port. Pressure yang lebih tinggi pada outlet port ini akan

mendorong gear ke arah sisi inlet port. Dengan demikian maka shaft

bearing akan menerima sebagian besar beban untuk mencegah keausan

yang berlebihan antara puncak roda gigi dan housing-nya. Pada pressure

yang lebih tinggi, gear shaft akan sedikit miring ke arah roda gigi. Hal ini

akan memungkinkan kontak antara shaft dan bearing yang akan

mengakibatkan shaft menjadi sedikit bengkok bila terjadi pressure yang

tidak balance.

Oli yang bertekanan juga diarahkan diantara sealed area dari pressure

balance plate dan housing-nya. Ukuran dari sealed area diantara pressure

balance plate dan housing-nya adalah apa yang membatasi jumlah force

yang menekan plate terhadap ujung daripada gear.

Gb. 2.10 Gear Pump

C. Pressure Balance Plate

27

Ada dua tipe pressure balance plate yang digunakan di gear pump.

Tipe ini menggunakan isolation plate, back up untuk seal, seal mirip seperti

angka 3 dan sebuah retainer.

Tipe kedua mempunyai sebuah groove (alur) seperti angka 3 pada

permukaanya dan lebih tebal dari tipe pertama.

Gb. 2.11 Pressure Balance Plate

D. Gear Pump with Pocket

Gb. 2.12 Gear Pump with Pocket

1

2

28

Gear pump dengan housing yang di-machining dengan ‘pocket’ untuk

roda gigi-nya mempunyai radius dari pocket wall menuju dasar pocket-nya.

Isolation plate atau pressure balance plate yang digunakan di pocket harus

mempunyai chamfer supaya masuk dengan pas ke pocket-nya.

Menggunakan isolation plate, seal retainer atau pressure balance plate

dengan ujung yang tajam di dalam housing pocket akan menekan pressure

balance plate ujung-ujung roda giginya dan akan menyebabkan kerusakan.

II.2.1.2 Vane Pumps

Vane pumps termasuk Positive displacement pumps. Pump output-nya

bisa fixed dan juga bisa variable. Keduanya menggunakan komponen yang

umum. Masing-masing pump mempunyai housing (1), Cartridge (2), mounting

plate (3), mounting plate seal (4), cartridge seal (5), cartridge back-up rings

(6), snap ring (7), serta input shaft dan bearing (8). Cartridge terdiri dari

support plate (9), ring (10), flex plate (11), slotted rotor (12), dan vane (13).

Gb. 2.13 Komponen Vane Pumps

Slotted rotor diputar oleh input shaft. Vane bergerak masuk dan keluar

pada slot yang ada di dalam rotor dan menge-seal pada ujung luarnya terhadap

cam ring. Ring yang ada di dalam fixed pump displacement berbentuk elips,

sedangkan ring yang ada didalam variable pump displacement berbentuk

lingkaran/bundar. Flex plate menutup sisi dari rotor dan ujung-ujung vane-nya.

8 3

9

1

2

13

10

4 12

9

11

5 6 7

29

Dalam beberapa design pressure rendah, support plates dan housing menge-

seal sisi dari rotating rotor dan ujung-ujung vane. Support plate digunakan

untuk mengarahkan ke passage-passage yang ada di dalm housing. Housing

juga berfungsi sebagai support untuk komponen-komponen yang lain dari vane

pump, mengarahkan flow masuk dan keluar vane pump.

A. Vanes

Vane pertama sekali ditahan terhadap cam ring dengan centrifugal force

yang dihasilkan oleh putaran rotor. Bilamana flow-nya naik, pressure yang

dihasilkan dari hambatan terhadap flow itu sendiri diarahkan menuju

passage di dalam rotor di bawah vane (1). Ini terlihat pada gambar sebelah

kiri. Oli yang bertekanan yang ada di bawah vane ini akan berusaha

menjaga vane supaya tetap bersentuhan dengan cam ring (sealing

proccess). Untuk mencegah vane supaya tidak terlalu keras menekan cam

ring, vane-nya dichamfer di bagian belakang untuk mendapatkan balancing

pressure melewati ujung bagian luar (arah panah).

Gb. 2.14 Vanes

B. Flex Plates

Oli yang sama juga diarahkan di antara flex plate dan support plate untuk

menutup/menge-seal sisi dari rotor dan ujung dari vane. Ukuran dari seal

30

area di antara flex plate dan support plate adalah apa yang mengontrol

force yang menekan flex plate terhadap sisi dari rotor dan ujung dari vane.

Seal dengan bentuk yang lonjong harus dipasang di support plate dengan

salah satu sisi bundar ke dalam pocket dan sisi plastik yang rata terhadap

flex plate.

Gb. 2.15 Flex Plates

C. Vane Pump Operation

Gb. 2.16 Komponen Vane Pump

Pada saat rotor berputar di dalam cam ring-nya, vane keluar masuk di

dalam rotor slot untuk menjaga sealing terhadap ring-nya. Pada saat vane

bergerak keluar dari slotted rotor, terjadi perubahan volume diantara vane-

31

nya. Semakin besar jarak antara ring dan rotor, semakin besar pula volume

yang ditimbulkan. Volume yang membesar akan menimbulkan sedikit ke-

vaccum-an yang memungkinkan inlet oil ditekan menuju ke ruang di antara

vane oleh tekanan atmosphere atau tank pressure. Bilamana rotor terus

berputar, maka jarak antara ring dan rotor juga akan semakin kecil. Hal ini

mengakibatkan volume yang ada juga akan semakin mengecil. Hal ini

memungkinkan oil ditekan keluar dari segment rotor menuju ke outlet

passage dari pompa.

D. Balanced Vane Pump

Gb. 2.17 Balanced Vane Pump

Balanced vane pump mempunyai cam ring berbentuk elips. Bentuk

seperti ini memungkinkan jarak antara rotor dan cam ring membesar dan

mengecil pada setiap satu kali putaran. Dua inlet dan dua outlet masing-

masing berhadap-hadapan sehingga bisa menyeimbangkan gaya yang

timbul terhadap rotor. Design seperti ini tidak memerlukan bearing-bearing

dan housing yang besar untuk men-support komponen-komponen yang

berputar. Operating pressure maksimum untuk vane pump berkisar antara

4000 psi. Vane pump yang dipakai pada hydraulic system mempunyai

operating pressure sekitar 3300-psi atau kurang.

32

1

6

7

3 2

4

5

E. Variable Vane Pump

Variable output vane pump dikontrol dengan menggeser ring maju

dan mundur sesuai dengan pusat rotor-nya. Variable output vane pump

jarang penggunaanya. Jika ada kebanyakan dipakai aplikasi mobile

hydraulic.

Gb. 2.18 Variable Vane Pump

II.2.1.3 Piston Pumps

Terlihat pada gambar di bawah, adalah piston pumps dimana

mempunyai komponen-komponen seperti: head (1), housing (2), shaft (3),

piston (4), port plate (5), barrel (6) dan swashplate (7).

Gb. 2.19 Komponen Piston Pump

33

Dua design piston pump yang dikenal adalah:

• Axial Piston Pump

• Radial Piston Pump

Kedua pompa ini merupakan Positive displacement pump, dan mempunyai

efisiensi yang tinggi. Output dari kedua pompa ini bisa fixed (tetap) dan juga

bisa variable (berubah-ubah).

Gb. 2.20 Axial Piston Pump

A. Straight Housing Axial Piston Pump

Gambar di atas memperlihatkan masing-masing Positive Displacement

Fixed Output Axial Piston Pump dan Positive Displacement Variable Output

Axial Piston Pump. Dalam pandangan umum, kedua pompa tersebut sering

dibicarakan orang dengan sebutan Fixed Displacement Pump dan Variable

Displacement Pump.

Pada fixed displacement Axial Piston Pump, piston bergerak lurus maju

dan mundur parallel dengan shaft-nya.

Pada variable displacement Axial Piston Pump atau motor, swashplate atau

barrel dan port plate-nya juga bergerak maju dan mundur merubah

sudutnya sendiri terhadap shaft-nya. Perubahan sudut ini membuat pump

34

flow bervariasi antara minimum dan maksimum setting meskipun shaft

speed-nya konstan.

Pada pompa yang lain, saat piston bergerak mundur, oil mengalir

melalui intake menuju ke piston. Pada saat pompa berputar, piston akan

bergerak maju, oil kemudian didorong cellar menuju ke system. Kebanyakan

piston pump yang digunakan pada mobile equiptment adalah Axial Piston

Pump.

Gb. 2.21 Angled Housing Axial Piston Pump (Bent Axis)

Fixed displacement Axial Piston Pump and motor dapat dibuat dengan

housing yang lurus/axial (Gb. 2.20) dan housing yang bengkok/bent axis

(Gb. 2.21).

Piston pump dengan housing yang lurus (seperti yang terlihat pada gambar

2.20 kiri), piston ditahan oleh fixed swashplate. Sudut dari swashplate akan

menentukan jarak piston bergerak keluar masuk pada barrel chamber.

Semakin besar sudut dari swashplate semakin besar pula jarak pergerakan

piston dengan demikian pump output per revolution juga akan lebih besar.

Pada bent axis piston pump (Gb. 2.20 kanan), piston tersambung ke input

shaft dengan linkage atau ujung spherical piston yang pas masuk ke dalam

socket-nya pada plate. Plate-nya sendiri merupakan bagian yang tidak

terpisahkan dari shaft. Sudut housing terhadap poros pusatnya akan

35

menentukan jarak piston bergerak keluar masuk pada barrel chamber.

Semakin besar sudut daripada housing, akan semakin besar pula pump

output yang dikeluarkan per revolution. Output flow dari fixed displacement

piston pump tergantung kecepatan engine. Output flow hanya bisa dirubah

dengan merubah speed dari input shaft-nya.

Pada housing lurus fixed displacement piston motor, swashplate angle akan

menentukan speed dari output shaft-nya. Pada bent axis fixed displacement

piston motor, sudut daripada housing terhadap pusat poros menentukan

speed dari output shaft motor. Piston pump yang lebih kecil bekerja pada

pressure 10.000 psi. Piston pumps yang digunakan pada hydraulic system

bekerja pada pressure di bawah 7000 psi.

B. Radial Piston Pump

Pada Radial Piston Pump (Gb. 2.22), piston bergerak maju dan mundur

membentuk sudut 90-derajat terhadap shaft-nya. Pada saat cam follower

berputar turun pada cam ring, piston akan bergerak mundur. Atmospheric

pressure atau charge pump mendorong oil melalui inlet valve port dan

menggerakkan pergerakkan piston. Pada saat cam follower berputar naik

pada cam ring, piston akan bergerak maju. Oil kemudian ditekan keluar dari

cylinder melalui outlet port.

Gb. 2.22 Radial Piston Pump

36

Internal Gear Pump

Internal gear pump (Gb. 2.23) mempunyai pinion gear kecil pada bagian

dalam (drive gear) yang akan menggerakkan ring gear besar (outer gear).

Ring gear-nya sendiri mempunyai ‘pitch’ yang sedikit lebih besar dari pada

pinion gear.

Ada satu komponen yang diam yang menyerupai sabit (crescent) yang

terletak di bawah pinion gear di antara pinion gear dan ring gear. Inlet dan

outlet port terletak juga terletak pada ujung crescent ini.

Gb. 2.23 Internal Gear Pump

Pada saat pompa berputar, gigi dari pinion dan ring gear tidak bertemu saat

berada pada sisi inlet port. Maka ruang yang kosong di antara gigi akan

menjadi lebih besar, ruangan ini kemudian diisi oleh inlet oil. Oil dibawa di

antara roda gigi pinion gear dan crescent, roda gigi ring gear dan crescent

menuju ke outlet port. Pada saat roda gigi melewati outlet port, ruang

kosong di antara gigi akan mengecil dan roda gigi akan kembali

bersentuhan. Kejadian ini akan menekan oil keluar dari antara roda gigi dan

menuju keluar.

Internal gear pump biasa digunakan sebagai charging pump pada piston

pump yang besar.

37

Conjugate Curve Pump

Gb. 2.24 Conjugate Curve Pump

Conjugate curve pump (Gambar di atas), yang juga biasa disebut dengan

GEROTOR pump. Inner dan outer komponen berputar bersama-sama

dengan housing. Pemompaan dihasilkan dengan cara lobe dari komponen

inner dan outer masing-masing melakukan kontak/bersentuhan selama

berputar. Pada saat komponen inner dan outer berputar, komponen inner

akan berputar berkeliling di dalam komponen bagian luar. Inlet dan outlet

port terletak di ujung cover dari housing. Oil masuk melalui inlet dan dibawa

menuju outlet dan dikeluarkan saat lobe-nya bertautan.

Modified dari gerotor pump dipakai di banyak steering system hand

metering unit (HMU). Saat digunakan di HMU, outer gear-nya akan tetap

diam sementara inner gear-nya berputar.

Axial Propeller Pump

Axial propeller pump berbentuk seperti kipas angin listrik, diikat pada pipa

yang lurus dan mempunyai propeller blade (sudu-sudu). Oil diisap dengan

cara menggerakkan/memutar sudu-sudu.

38

Gb. 2.25 Axial Propeller Pump

II. 2.2 Non-Positive Displacement Pump

Non-positive displacement pump mempunyai clearance yang lebih besar

antara komponen yang diam dan komponen yang bergerak dibandingkan

dengan positive displacement pump. Extra clearance ini memungkinkan oil

ditekan kembali di antara komponen-komponen-nya bila outlet pressure

(resistant to flow-nya) meningkat. Non-positive displacement pump mempunyai

efisiensi yang lebih rendah bila dibandingkan dengan positive displacement

pump karena output flow dari pompa akan turun secara drastis bila outlet

pressure naik. Non-positive displacement pump adalah juga centrifugal impeller

pump. Pompa semacam ini biasa digunakan pada aplikasi dengan pressure

rendah seperti water pump.

II.2.2.1 Centrifugal Impeller Pump

Centrifugal impeller pump terdiri dari dua komponen dasar yaitu:

impeller (2) yang diikat pada input shaft (4) dan housing (3). Impeller

mempunyai sebuah cakram dengan sudu-sudu yang melengkung (1) yang

dicetak pada sisi input-nya.

39

Gb. 2.26 Centrifugal Impeller Pump

Oil memasuki bagian tengah dari housing (5) di dekat input shaft dan

mengalir ke impeller. Sudu-sudu impeller yang melengkung akan mendorong oil

keluar terhadap housing. Housing-nya sendiri dibentuk sedemikian rupa untuk

mengarahkan oil menuju ke outlet port.

II.3 VALVE

Pada sistem hidrolik, valve berfungsi untuk:

• Mengatur pressure

• Mengatur flow

• Mengatur arah

II.3.1 PRESSURE CONTROL VALVE

Pressure control valve digunakan untuk mengontrol pressure di dalam

sebuah circuit atau system. Fungsi valve akan tetap sama meskipun design-nya

dirubah. Contoh dari pressure control valve termasuk di dalamnya adalah: relief

valve, sequence valve, pressure reducing valve, pressure differential valve, dan

unloading valve.

1

2

4

3

40

Gb. 2.27 Simple Pressure Relief valve

Pada Cracking Pressure

II.3.1.1 Relief Valve

Hydraulic system di design untuk bisa beroperasi pada tingkat pressure

tertentu. Melebihi level yang sudah ditentukan dapat merusak system

komponen disamping juga sangat berbahaya bagi personnel. Relief valve

menjaga pressure pada batasan yang sudah ditentukan dengan membuka dan

mengalirkan kelebihan oil ke circuit yang lain atau dialirkan kembali ke tangki.

A. Simple Relief Valve

Gambar di atas memperlihatkan simple relief valve pada ‘cracking pressure’

position.

Simple relief valve (juga disebut direct acting relief valve) akan tetap dalam

kondisi tertutup karena adanya kekuatan spring. Spring tension di-set pada

‘relief pressure’ setting. Akan tetapi bukan berarti valve akan membuka

pertama sekali pada relief pressure setting.

Apabila kondisinya berkembang, yang menyebabkan hambatan terhadap oil

untuk mengalir, maka kelebihan oil flow akan menyebabkan pressure naik.

Kenaikkan pressure ini akan dirasakan oleh relief valve. Pada saat gaya dari

pressure bisa mengatasi relief valve spring, valve tersebut akan melawan

spring dan mulai membuka. Pressure yang diperlukan untuk memulai

membuka valve disebut dengan “cracking pressure”. Valve akan membuka

secukupnya saja untuk membiarkan oil mengalir melalui valve.

41

• Relief Pressure Setting

Seiring dengan naiknya hambatan pada oil untuk mengalir, naik pula

volume dari oil karena terlalu banyak. Hal ini akan menaikkan pula circuit

pressure. Dengan naiknya pressure yang ada dalam circuit, akan

mengatasi tension spring dan relief valve akan membuka lebih jauh lagi.

Proses ini akan terjadi berulang-ulang sampai full pump flow dialirkan

melalui relief valve. Inilah yang disebut dengan ‘relief pressure setting’.

Simple relief valve biasa digunakan pada circuit yang mempunyai volume

full pump flow-nya rendah, atau digunakan pada circuit yang

memerlukan respon yang cepat. Ini membuat simple relief valve ideal

dipakai untuk membebaskan pressure yang tiba-tiba atau berfungsi

sebagai safety valve.

B. Pilot operated Relief valve, CLOSE Position

Pilot operated Relief valve bisa mengatasi pressure yang tinggi pada system

dengan tekanan spring yang relatif lebih kecil. Pilot operated Relief valve

terdiri dari: unloading valve, unloading valve spring, pilot valve dan pilot

valve spring.

• Pilot operated Relief valve, CLOSE Position

Pilot operated relief valve sering dipakai pada system yang

memerlukan volume oil yang banyak dan perbedaan yang kecil antara

cracking pressure dan full flow pressure.

Pada pilot operated relief valve, pilot valve (simple relief valve) dipakai

untuk mengontrol unloading valve (main valve).

Pilot valve mempunyai ukuran yang lebih kecil dan tidak bisa

mengatasi volume oil flow yang besar. Oleh sebab itu menjadi lebih

presisi. Perbedaan antara pilot valve cracking pressure dan maksimum

pressure dijaga pada tingkat yang minimum. Spring pada pilot valve

berukuran lebih kecil dan memungkinkan pengontrolan pressure.

42

Gb. 2.28 Pilot Operated Relief Valve, CLOSE Position

Unloading valve mempunyai ukuran yang cukup besar untuk mengatasi

sebagian besar oil flow pada maksimum relief pressure yang sudah

ditentukan. Unloading valve menggunakan oil pressure untuk menjaga

valve-nya tetap tertutup. Oleh sebab itu kita tidak perlu menggunakan

unloading valve spring yang begitu kuat dan keras. Hal ini

memungkinkan unloading valve mempunyai opening pressure yang

lebih presisi.

Oil mengalir menuju relief valve housing melalui unloading valve

orifice, dan mengisi ruangan pada unloading valve spring. Oil yang

berada pada ruangan unloading valve beraksi pada area pilot valve. Ini

memungkinkan pilot valve dengan spring yang kecil mengontrol

pressure yang besar. Pada saat oil pressure dalam system meningkat,

oil dengan pressure yang sama juga berada pada ruangan unloading

valve spring. Oleh sebab itu oil pressure yang berada pada kedua sisi

unloading valve akan sama. Gaya gabungan antara oil pressure dengan

unloading valve spring akan menjadi lebih besar dari oil pressure yang

berada pada bagian bawah dari unloading valve. Dengan demikian

gaya gabungan antara spring dengan oil pressure pada bagian atas

unloading valve akan membuat valve menutup.

43

• Pilot operated Relief valve, OPEN Position

Gb. 2.29 Pilot Operated Relief Valve, OPEN Position

Pada saat system oil pressure mencapai relief valve spring setting (gb.

2.29), maka pilot valve membuka. Dengan membukanya pilot valve, oil

yang berada pada ruangan unloading valve spring akan di-drain ke

tangki. Bukaan dari pilot valve lebih besar dari orifice yang ada pada

unloading valve. Dengan demikian oil yang keluar ke tangki lewat pilot

valve akan lebih cepat dibanding yang masuk dari orifice unloading

valve. Hal ini membuat oil pressure pada unloading valve spring drop

dan memungkinkan oil pressure yang besar di bagian bawah unloading

valve berusaha mendorong valve ke atas. Oli yang berlebihan di drain

ke tangki melalui throttling hole yang ada pada unloading valve.

Lubang “throttling hole” memungkinkan unloading valve membuang oil

sesuai keperluan untuk menjaga relief pressure yang diperlukan.

Gb. 2.30 Relief valve ISO Symbol, CLOSED

44

Gambar di atas memperlihatkan Relief valve ISO symbol, memperlihatkan satu

kotak dengan valve tunggal pada posisi menutup/CLOSED. System pressure

dirasakan melalui pilot line pada bagian atas kotak dan mendorong valve (tanda

panah) terhadap spring. Pada kondisi normal operasi, pump flow di-blocked

oleh valve (normally closed).

Gb. 2.31 Relief valve ISO Symbol, OPEN

Relief valve symbol terlihat pada gambar 2.31, memperlihatkan satu kotak

dengan valve tunggal pada posisi OPEN. Saat gaya dari system pressure

mengatasi gaya spring, symbol panah akan bergerak ke bawah (valve

membuka) dan menghubungkan saluran oli dari pompa ke tangki. Oli kemudian

mengalir menuju ke tangki.

Gambar 2.32 menunjukkan symbol dari ISO schematic untuk variable relief

valve. Variable relief valve merupakan single envelope valve dengan tanda

panah pada spring. Tanda panah tersebut menunjukkan bahwa spring tension-

nya bisa di-adjust.

Gb. 2.32 Variable Relief Valve ISO Symbol

45

II.3.1.2 Sequence Valve

Sequence valve, basic-nya adalah series pilot relief valve dengan circuit

tambahan. Sequence valve dipakai saat dua circuit disuplai oleh satu pompa

dan ada circuit yang diprioritaskan.

Gb. 2.33 Sequence Valve, CLOSE Position

Close position, sequence valve mem-block pump oil flow ke circuit 2

sampai circuit 1 penuh. Pada saat pump oil mengisi circuit 1 dan sequence

valve, maka oil pressure akan mulai naik. Peningkatan pressure ini dirasakan

lewat circuit pada bagian bawah unloading valve dan juga pada ruangan

unloading valve spring.

Gb. 2.33 Sequence Valve, OPEN Position

46

Gambar 2.33 merupakan gambar Sequence Valve, OPEN Position. Pada saat

pressure pada ruangan unloading valve spring melebihi setting dari pilot valve

spring, maka pilot valve-nya akan membuka. Dengan terbukanya pilot valve,

maka oil dalam ruangan unloading valve spring akan dibuang ke tangki. Hal ini

membuat oil pressure dalam ruangan unloading valve spring drop. Gaya dari

system pressure yang lebih tinggi akan mendorong unloading valve terhadap

spring yang memungkinkan oli dialirkan ke circuit 2. Sequence valve akan tetap

terbuka sampai pompa dimatikan, atau pressure di circuit 1 drop lebih rendah

dari setting spring pada sequence valve.

Gb. 2.34 Sequence Valve ISO Symbol

Cara kerja sequence valve sama dengan relief valve. Pada relief valve ruangan

spring spring biasanya dihubungkan dengan drain. Pada sequence valve, outlet

passage terhubung dengan circuit ke dua. Karena circuit ke-dua selalu

bertekanan selama sequence valve membuka, ruangan pilot valve spring harus

dihubungkan dengan drain/tangki.

47

II.3.1.3 Pressure Reducing Valve

Gb. 2.35 Pressure Reducing Valve, Normally Open

Pressure reducing valve menghasilkan system pressure yang berlainan

yang di-supply oleh pompa yang sama. Maksimum pressure yang ada di system

dijaga oleh sebuah relief valve. Pressure reducing valve sendiri mengontrol oil

pressure yang ada pada controlled oil circuit (lihat gambar). Pressure reducing

valve adalah Normally Open Valve.

• Sistem Operasi

Pump Start-up

Gambar 2.35 memperlihatkan Pressure Reducing Valve pada posisi Normally

Open. Pada kondisi pump start-up, kekuatan spring akan menahan valve

spool dan piston ke kanan. Supply oil mengalir lewat pressure reducing valve

spool menuju ke controlled oil circuit (sisi downstream dari valve). Supply oil

yang menuju ke controlled oil circuit juga mengalir melalui passage ke piston

chamber di sisi sebelah kanan dari valve spool. Semua perubahan pressure

yang ada pada controlled oil circuit akan dirasakan juga di piston chamber.

Pada kondisi pump start-up, supply oil dan controlled oil mempunyai pressure

yang sama.

48

Normal Operating Condition

Gambar berikut menunjukkan pressure reducing valve pada kondisi operasi

normal.

Gb. 2.36 Pressure Reducing Valve, Normal Operation

Pada saat oil pressure di controlled oil pressure meningkat, maka oil pressure

di piston chamber juga naik. Kenaikkan pressure pada piston chamber akan

membuat piston bergerak ke kiri menekan valve dan spring force. Pada saat

valve spool bergerak ke kiri, maka valve spool akan menghambat supply oil

yang lewat valve dan akan menurunkan controlled oil pressure.

Pergerakkan dari valve spool menghasilkan variable orifice antara supply oil

dan controlled oil circuit. Variable orifice memungkinkan oil flow banyak dan

sedikit sesuai dengan yang diperlukan guna mengontrol pressure pada

controlled oil circuit.

Oil dalam spring chamber harus di drain ke tank. Peningkatan pressure dalam

spring chamber akan meningkatkan pula setting dari valve.

• Pressure Reducing Valve ISO Symbol

Gambar 2.37 menunjukkan ISO symbol dari pressure reducing valve. ISO

symbol menggunakan single envelope untuk mewakili posisi dasar dari

pressure reducing valve.

49

Gb. 2.37 Pressure Reducing Valve ISO Symbol

Pump oil flow mengalir melalui NORMALLY OPEN valve melalui controled oil

circuit. Controlled oil circuit pressure dirasakan lewat pilot line dan

menggerakkan valve (panah) terhadap spring. Pada saat controlled pressure

bisa mengatasi spring force, valve (panah) akan bergerak ke bawah dan

menghambat oil flow mengalir menuju ke controlled oil circuit. Upstream

pressure bisa jadi terus meningkat. Akan tetapi downstream pressure tidak

akan naik melebihi pressure reducing valve setting.

Pada saat pressure controlled oil circuit turun, spring force akan

menggerakkan panah ke atas ke posisi membuka. Valve akan selalu mengatur

oil flow untuk menjaga controlled oil circuit.

II.3.1.4 Pressure Differential Valve

Gb. 2.38 Pressure Differential Valve

50

Pada gambar 2.38 dan 2.39, spring menggunakan gaya 50 Psi. Supply oil

pressure harus melebihi 50 psi untuk mengatasi spring force dan

menggerakkan valve spool.

• Sistem Operasi

Pump Start-up

Pressure differential valve berfungsi menjaga perbedaan pressure yang

tetap antara dua circuit. Pada saat pump start-up dan bilamana pressure di

primary circuit kurang dari 50 psi, spring force akan menjaga valve spool ke

kanan. Oil flow yang ke secondary circuit akan di-blocked. Perubahan

pressure pada primary circuit akan dirasakan oleh valve spool.

Gb. 2.39 Pressure Differential Valve, Normal Operating

Normal Operating Condition

Pada saat primary circuit sudah terisi, maka pressure mulai naik. Saat

primary circuit pressure naik lebih dari 50 psi, primary pressure bisa

mengatasi differential spring force sebesar 50 psi sehingga bisa

menggerakkan differential valve ke kiri. Supply oil kemudian mengalir ke

secondary circuit. Supply oil juga mengalir melalui passage ke differential

valve spring chamber.

51

Saat secondary circuit sudah terisi, maka pressure mulai naik. Pressure

ini juga akan dirasakan di dalam differential valve spring chamber. Kombinasi

antara pressure oil dan spring force akan berusaha menggerakkan spool ke

kanan dan berusaha untuk menutup aliran oli ke secondary circuit. Akan

tetapi kenaikan pressure pada primary circuit berusaha memuat valve tetap

terbuka. Pressure akan naik di kedua sisi primary dan secondary circuit

sampai relief valve open dan membuang oli ke tangki.

Pressure differential valve akan menentukan posisi yang menjaga

perbedaan pressure sebesar 50 psi antara primary dan secondary circuit pada

pressure di atas 50 psi.

• Pressure Differential Valve ISO Symbol

Gb. 2.40 Simbol ISO untuk Pressure Differential Valve

Pressure differential valve ISO symbol (Gb. 2.40) adalah kombinasi antara

symbol pressure relief valve dengan pressure reducing valve.

Pressure dari inlet dirasakan oleh valve dan melawan spring force

sebagaimana terjadi pada pressure relief valve. Outlet pressure dirasakan oleh

valve dan bekerja bersama spring force. Perbedaan inlet dan outlet pressure

selalu sama dengan gaya spring pada valve spool tanpa memperdulikan

perbedaan pressure pada inlet port. Sebagai contoh, gaya sebesar 50 psi

akan menghasilkan pressure differential antara inlet dan outlet pressure

sebesar 50 psi juga. Spring bisa diubah-ubah sesuai kebutuhan untuk

mendapatkan pressure differential.

52

II.3.2 Directional Control Valve

Directional control valve digunakan untuk mengarahkan ke circuit yang

lain dalam hydraulic system. Kapasitas maksimum dari flow dan pressure drop

melalui valve merupakan pertimbangan-pertimbangan utama. Directional

control valve bisa dioperasikan secara manual, hydraulic, pneumatic dan

electronic control. Faktor-faktor ini kebanyakan ditentukan selama initial system

design. Directional control valve digunakan untuk mengarahkan oli ke actuator

dalam hydraulic system.

Gb. 2.41 Spool Valve

Valve body-nya sendiri di-bor, di honing dan kadang-kadang dilakukan

heat treatment. Inlet dan outlet port di-bor dan di bikin ulir. Valve spool-nya di

machining dan dibuat dari baja tingkat tinggi, digosok dan dilakukan heat

treatment. Ada valve spool yang dilapisi dengan chrome. Pada saat

disassemble, hanya valve sajalah yang merupakan komponen yang bergerak.

II.3.2.1 Spool Valve

Valve spool, Gb. 2.41 terdiri dari land dan groove. Spool land mem-

blocked oil flow melalui valve body. Posisi dari spool bila tidak diaktifkan disebut

“normal position”.

53

Pada saat sebuah “open center” valve berada pada normal position, supply oil

mengalir melalui valve dan kembali ke tank. Pada saat sebuah “close center”

valve berada pada normal position, supply oil di-blocked oleh valve spool.

• Open Center Directional Control Valve in HOLD Position

Gambar berikut memperlihatkan gambar potongan untuk sebuah open center

directional control valve pada posisi HOLD.

Gb.2.42 Open Center Directional Control Valve in HOLD Position

Pada posisi HOLD, pump oil mengalir menuju valve body, di sekitar valve

spool dan kemudian kembali ke tangki. Pump oil juga mengalir menuju load

check valve. Saluran di belakang load check diisi dengan blocked oil. Blocked

oil dan load check valve spring menjaga load check valve tetap tertutup. Valve

spool juga mem-blocked oil yang berada di saluran untuk mengalir menuju ke

rod end dan head end dari cylinder.

• Open Center Directional Control Valve in RAISE Position

Gambar 2.42 memperlihatkan valve spool pada posisi sekejap bergerak ke

posisi RAISE. Pada saat valve spool digerakkan ke posisi RAISE, valve spool

mem-blocked oil ke tangki. Akan tetapi, pump oil flow mengalir ke load check

valve. Valve spool juga menghubungkan antara oil yang berada di cylinder

54

head end di belakang load check valve dan cylinder rod bersama-sama

menuju ke tangki. Load check valve mencegah oil yang berada di cylinder

head end mengalir ke pump oil passage. Pump oil flow yang di blocked

menyebabkan pump oil pressure naik.

Gb. 2.42 Open Center Directional Control Valve in RAISE Position

Gambar 2.43, kenaikan pressure pada pump oil mengatasi pressure di belakang

load check valve (membuat load check valve tidak duduk). Pump oil mengalir

melewati load check valve dan valve spool menuju ke cylinder head end.Oil di

dalam cylinder rod end mengalir melewati valve spool menuju ke tank.

Gb. 2.43 Open Center Directional Control Valve, RAISE Position

55

• Directional Control Valve ISO Symbol

Gb. 2.44 Basic Envelope

Basic Envelope

Symbol dasar valve ISO seperti terlihat pada gambar di atas, terdiri dari

satu atau lebih basic envelope. Jumlah envelope yang digunakan mewakili

jumlah posisi dimana valve tersebut bisa digerakkan.

Gb. 2.45 Valve Port

Valve Port

Terlihat pada gambar di atas adalah valve port yang tersambung pada

working lines. Valve dengan dengan dua port biasa disebut sebagai two-

way valve. Valve bisa punya beberapa posisi dan port sesuai kebutuhan.

Akan tetapi kebanyakan valve position berada pada range satu sampai

tiga, untuk valve port berada pada range dua sampai enam.

Flow Path

Pada gambar 2.46 berikut, garis dan panah yang berada di dalam sebuah

envelope, pada dasarnya dipakai untuk mewakili flow path dan arah di

antara port.

56

Gb. 2.46 Flow Path

Three Position Valve

Gambar 2.47 memperlihatkan tiga ISO symbol dari three position valve.

Pada three position valve, kotak yang tengah adalah posisi NEUTRAL atau

HOLD position. Pada saat valve tidak sedang melakukan kerja, maka valve yang

dipakai adalah valve yang tengah atau berada pada HOLD position. Tergantung

design dari spool, posisi tengah melayani beberapa tujuan. ISO symbol yang di

atas mewakili closed center valve. Pada saat berada di HOLD position, close

center spool block semua oil flow.

ISO symbol yang di tengah mewakili tandem center valve. Saat berada

pada posisi HOLD, tandem center valve mem-block oil flow pada titik A dan B,

dengan demikian menghubungkan pompa dengan tangki.

Gb. 2.47 Three Position Valve

57

ISO symbol yang di bawah mewakili open center valve. Saat berada

pada posisi HOLD, open center valve akan menghubungkan semua port ke

tank.

Three Position, Six way, Open Center, Manual Controlled Valve

Gambar 2.48 kiri memperlihatkan three position, open center, manual

controlled valve pada HOLD position. Pump oil mengalir di sekitar valve spool

ke tangki. Oil yang berada dalam cylinder di block di control valve spool.

Gb. 2.48 HOLD Position

Three Position, Six way, Close Center, Pilot Controlled Valve

Gambar 2.48 kanan, memperlihatkan three position, six way, close center, pilot

controlled valve. Saat di posisi HOLD, semua oil flow di blocked pada control

valve spool.

Directional Control Valve Actuator

Gambar 2.49, memperlihatkan ISO symbol untuk beberapa directional control

valve actuator.

58

Gb. 2.49 Directional Control Valve Actuator

II.3.2.2 Rotary Valve

Rotary valve seperti terlihat pada gambar 2.50 bawah, terdiri dari round

plug dengan passage atau channel. Channel yang ada di plug terhubung

dengan port pada valve body. Daripada shifting ke kanan atau ke kiri, valve-nya

berputar.

Pada diagram yang kiri, valve terhubung dengan pump ke cylinder rod

end. Oil di head end mengalir ke tank. Pada saat valve berputar 90˚, pump

terhubung ke head end dan oil di rod end mengalir ke tank.

Gb. 2.50 Rotary Valve

59

Rotary valve yang terlihat di atas adalah four-way valve. Akan tetapi rotary

valve juga bisa two-way atau three-way. Rotary valve digunakan di low

pressure operation.

II.3.2.3 Check Valve

Fungsi dari check valve adalah mengalirkan oil ke satu arah, tetapi mem-

block aliran oil dari arah berlawanan. Check valve kadang-kadang juga disebut

“one way” check valve.

Kebanyakan check valve terdiri dari spring dan valve seat yang

berbentuk tirus sebagaimana terlihat pada gambar 60 di atas. Akan tetapi bola

yang bulat juga dipakai disamping valve seat yang tirus. Dalam beberapa

circuit, check valve bisa mengambang dengan bebas (tidak mempunyai spring).

Lihat valve di sebelah kiri (Gb. 2.51). Saat pump oil pressure bisa

mengatasi pressure di belakang check valve ditambah spring force, check valve

akan membuka dan membiarkan oil mengalir ke implement system.

Lihat valve di sebelah kanan (Gb. 2.51). Saat pump oil pressure kurang

dari oil pressure di implement, check valve akan menutup dan mencegah

implement oil mengalir kembali melalui valve.

Gb. 2.51 Check Valve

60

II.3.2.4 Pilot Operated Check Valve

Pilot operated check valve berbeda dengan simple check valve, dimana pilot

operated check valve memungkinkan oli mengalir melalui valve pada arah yang

berlawanan.

• Forward Flow

Gambar 2.52 bagian atas memperlihatkan kepada kita sebuah pilot operated

check valve. Pilot operated check valve terdiri dari sebuah check valve, pilot

valve dan rod. Pilot operated check valve membiarkan oli mengalir dengan

bebas dari control valve ke cylinder

• Flow Blocked

Saat oil flow dari control valve berhenti, maka check valve akan duduk

sebagaimana terlihat pada Gb. 2.52 bawah bagian kanan. Oil dari cylinder

menuju control valve di-blocked pada check valve.

Pilot operated check valve kebanyakan sering digunakan di system operasi

dimana terdapat ‘drift’ problem. Pilot operated check valve menahan drift

pada toleransi yang sangat kecil.

61

Gb.2.52 Pilot Operated Check Valve Forward Flow dan Flow Blocked

Gb. 2.53 Pilot Operated Check Valve Reverse Flow

• Reverse Flow

Gambar 2.53 di atas memperlihatkan oil flow dari cylinder ke control valve.

Pada saat flow diperlukan, pilot oil dikirim ke pilot valve oil chamber. Pilot oil

pressure menggerakkan pilot valve dan rod ke kanan dan membuka check

62

valve. Cylinder oil mengalir melalui check valve menuju ke control valve dan

kemudian ke tangki.

Perbandingan pressure antara load pressure dan pilot pressure dirancang

sesuai dengan valve-nya. Perbandingan pressure-nya 3 : 1. Pressure yang

diperlukan untuk membuka check valve sama dengan 1/3 dari load

pressure. Load pressure sebesar 600 psi memerlukan pilot pressure sebesar

200 psi untuk bisa membuka check valve.

• Check Valve ISO Symbol

Pada gambar 2.54, A dan B menampilkan simple check valve pada OPEN

dan CLOSE position.

Symbol C melambangkan shuttle valve. Shuttle valve atau resolver valve

memungkinkan dua circuit yang terpisah untuk men-supply oil ke circuit

yang ke-tiga dengan tetap menjaga dua circuit yang terpisah terisolasi dari

yang lain. Symbol D melambangkan pilot operated check valve.

Gb. 2.54 Check Valve ISO Symbol

63

II.3.2.5 Make-up Valve

Make-up valve seperti gambar 2.55, terlihat mirip check valve. Make-up valve

biasanya ditaruh di circuit antara implement dan tangki. Pada saat operasi

normal, pump atau cylinder oil akan mengisi ruangan di belakang make-up

valve. Pressure di dalam cylinder akan menjaga valve tetap CLOSED. Pada

cylinder pressure sekitar 2-psi lebih rendah dari tank pressure, make-up valve

akan OPEN. Oil dari tangki akan mem-by pass pump dan mengalir secara

langsung melalui make-up valve menuju ke cylinder.

Gb. 2.55 Make-up Valve

Make-up valve dipakai untuk mencegah cavitation. Sebagai contoh, pada

saat loader bucket berada pada posisi RAISED, dan operator menggerakkan

control ke posisi FULLY LOWER, maka gaya gravitasi bumi pada bucket

ditransmit melalui cylinder piston ke return oil. Kenaikan pressure pada return

oil akan menaikkan flow dari cylinder. Pada saat cylinder pressure

memindahkan return oil lebih cepat dari pada pompa yang dapat mengirimkan

oil untuk memindahkan piston, maka akan terjadi kevaccuman di cylinder dan

saluran-salurannya. Kevaccuman dapat menyebabkan cavitation pada cylinder

dan saluran-salurannya. Pada saat pressure di dalam cylinder dan salurannya

turun sampai 2-psi kurang dari tank pressure, maka make-up valve akan

membuka dan memungkinkan tank oil mengalir melalui make-up valve menuju

ke saluran dan ke cylinder. Langkah ini akan mencegah cavitation di dalam

cylinder dan saluran-salurannya.

64

II.3.2.6 SOLENOID ACTUATED CONTROL VALVE

• Solenoid Actuator

Pada sebuah solenoid actuator, medan electromagnet akan menggerakkan

armature yang mana akan dipakai untuk menggerakkan push pin. Push pin

akan menggerakkan valve spool.

Gb. 2.56 Solenoid Actuator

Ada dua solenoid actuator yang populer yaitu ‘air gap’ dan ‘wet armature’.

A. Air gap Solenoid

Sebuah air gap solenoid diperlihatkan pada gambat 2.56 di atas.

Saat coil mendapatkan arus, akan timbul medan electromagnet. Seperti

halnya medan magnet akan ditimbulkan bilamana arus listrik mengalir

melalui sebuah kawat. Bila kawatnya lurus, maka medan magnet-nya

akan relatif kecil. Bilamana kawatnya dililit menjadi sebuah coil, maka

medan electro-magnetic akan menjadi lebih kuat. Medan magnet

tersebut akan membentuk garis-garis lingkar di sekeliling coil. Semakin

besar jumlah lilitan, medan magnet semakin kuat.

Saat aliran arus listrik melalui coil tetap, medan electro-magnet

akan menjadi sangat kuat seperti yang terjadi pada magnet permanen.

Medan electro-magnet akan menarik armature. Armature akan

menggerakkan push pin dan push pin akan menggerakkan valve spool di

dalam control valve.

65

Air gap solenoid dilindungi oleh sebuah cover. Air gap solenoid

juga mempunyai fasilitas ‘manual override’. Manual override

memungkinkan valve diaktifkan secara manual bilamana solenoid-nya

rusak. Sebuah metal pin kecil ditaruh di cover. Posisi dari pin sejajar

dengan armature. Pada saat pin ditekan kedalam cover, maka pin secara

mechanical akan menggerakkan armature. Kemudian armature akan

menggerakkan push pin yang man akan menggerakkan spool.

B. Wet Armature Solenoid

Wet armature solenoid (gb. 2.57) merupakan komponen yang

relatif baru dalam hydraulic system. Wet armature solenoid terdiri dari

frame yang berbentuk persegi panjang, coil, tube, armature, push pin

dan manual override. Coil dan frame persegi panjang dibungkus dalam

sebuah plastik. Tube-nya masuk pas ke dalam sebuah lubang yang

melalui pusat coil dan dua sisi frame-nya. Armature-nya sendiri

diletakkan di dalam tube dan terendam oleh hydraulic fluid dari

directional valve. Hydraulic fluid merupakan konduktor yang lebih baik

dari medan electro-magnet dibandingkan dengan udara. Oleh karena itu

wet armature solenoid mempunyai force yang lebih besar dibandingkan

dengan air gap solenoid.

Pada coil diberikan arus listrik, akan timbul medan electro-

magnet. Medan electro-magnet akan menggerakkan armature. Armature

akan menggerakkan push pin dan push pin akan menggerakkan valve

spool di dalam control valve.

Pada sebuah wet armature solenoid, manual override terletak

pada ujung tube yang juga merupakan housing dari armature dan push

pin. Manual override digunakan untuk mengecheck pergerakkan dari

directional valve spool.

66

Gb. 2.57 Wet Armature Solenoid

Apabila terjadi kerusakan solenoid karena spool-nya jammed,

maka pergerakkan spool dapat dicheck dengan mendorong masuk

manual override. Manual override juga bisa digunakan untuk memutar

actuator tanpa meng-energize keseluruhan electrical control system.

• Solenoid Controlled, Spring Offset, Pilot Operated, Two Position, 4-

way Directional Control Valve

Gambar berikut (2.58) memperlihatkan Solenoid Controlled, Spring Offset,

Pilot Operated, Two-Position, 4-way Directional Control Valve.

Solenoid controlled, spring offset, pilot operated, two position, directional

control valve tidak selamanya dipasang dengan dua solenoid.

Solenoid digunakan untuk menggerakkan pilot valve spool. Valve spool

kembali ke posisinya semula dengan sebuah spring. Saat system-nya di

design untuk oil flow yang lebih besar, maka dengan sendiri akan dipakai

valve dengan ukuran yang lebih besar. Gaya utama diperlukan untuk

menggerakkan valve spool yang besar. Solenoid diperlukan untuk

menimbulkan jumlah gaya yang juga besar. Pada tipe valve seperti ini,

sebuah solenoid controlled pilot valve yang relatif lebih kecil di taruh di atas

main valve spool yang lebih besar. Saat shifting diperlukan, oil yang

67

bertekanan akan mengalir dari small solenoid controlled pilot valve ke sisi

yang lain dari valve spool yang lebih besar.

Gb. 2.58 Solenoid Controlled, Spring Offset, Pilot Operated,

Two Position, 4-way Directional Control Valve

• Solenoid Controlled, Pilot Operated, Three Position, 4-way

Directional Control Valve

Gambar 2.59 memperlihatkan Solenoid Controlled, Pilot Operated, Three

Position, 4-way Directional Control Valve. Pilot valve dicontrol oleh dua

solenoid valve. Pilot valve juga mempunyai sebuah spring yang terletak

pada masing-masing ujung dari valve spool. Bilamana tak satupun solenoid

yang energize, maka valve spool spring menahan valve spool pada posisi

CENTER. Saat pilot valve berada pada posisi CENTER, pilot oil flow yang

menuju ke control valve yang lebih besar di blocked. Spring yang berada

pada ke-tiga posisi directional control valve akan mengembalikan posisi

control spool ke posisi center.

68

Gb. 2.59 Solenoid Controlled, Pilot Operated, Three Positions,

4-way Directional Control Valve

Centering spring kebanyakan diartikan untuk men-center posisi directional

valve spool. Control valve mempunyai spring yang terletak pada ujung

masing-masing spool. Pada saat pilot pressure dialirkan ke salah satu ujung

dari pada valve spool, maka valve spool akan bergerak dan menekan spring

pada ujung yang lainya. Pada saat pilot pressure di-drain, spring akan

mengembalikan spool ke posisi center.

• Solenoid Failure

Kebanyakan kerusakan dari solenoid actuator saat valve stuck. Valve

spool yang stuck akan mencegah armature menutup secara benar.

Kebanyakan valve ‘stuck’ disebabkan oleh contamination. Kotoran seperti

endapan lumpur, bram, dan partikel yang lain akan tersangkut antara spool

dan bore yang menyebabkan spool-nya macet. Juga, partikel oil yang ter-

oksidasi bisa menimbulkan bahan yang melengket yang dapat menyumbat

clearance antara spool dan dinding bore sehingga menyebabkan macet

terhadap bore-nya. Lumpur, bram, dan partikel yang lain bisa dicegah

dengan menggunakan filter. Penggunaan oil yang benar dan penggantian

filter yang teratur dapat membantu mengurangi problem.

69

Pada saat valve stuck dan solenoid di-energize, solenoid coil

menerima aliran arus listrik yang konstan yang akan menghasilkan panas

yang berlebihan. Solenoid tidak di-design untuk meniadakan panas yang

berlebihan, akibatnya coil-nya bisa terbakar. Problem overheating sering

terjadi pada saat temperature udara luar yang cukup tinggi atau terjadi

system low voltage.

Solenoid rusak karena temperature udara luar yang cukup tinggi bisa

di control dengan meningkatkan aliran udara melalui solenoid. Temperature

dari oli hydraulic dapat diturunkan supaya lebih banyak panas yang diserap

dari solenoid melalui hydraulic system.

Kadang-kadang, design valve yang berbeda bisa dipasang pada saat

beroperasi di cuaca yang sangat panas. Harus dibuat pengaturan yang

cukup bagus untuk membuat sistem beroperasi pada temperature yang

lebih rendah.

Pada saat voltage ke coil terlalu rendah, medan electromagnet tidak

cukup kuat untuk menarik armature. Cuma, pada saat spool-nya stuck, arus

listrik akan terus mengalir melalui coil. Aliran arus listrik yang konstan ini

bisa menimbulkan panas yang berlebihan.

Faktor lain juga mempengaruhi operasi dan umur dari solenoid

actuator. Solenoid actuator bisa rusak bilamana terjadi perputaran arus

listrik yang berlebihan, seperti short circuit frekwensi dan voltage yang

salah.

• Spring Offset, Solenoid Controlled, Two positions, 4-way Valve

ISO symbol pada gambar 2.60 bagian atas, memperlihatkan spring offset

directional control valve yang terlihat pada normal position. Pump oil

mengalir ke A dan oli di B mengalir ke tangki.

Pada saat solenoid di energize, solenoid akan menggerakkan valve terhadap

spring. Pump oil kemudian mengalir ke B dan oil di A mengalir ke tangki.

70

Gb. 2.60 ISO Symbol

• Solenoid Controlled Pilot Operated, Spring Centered, Three

Position, 4-way, Closed-Centerd valve.

Di ISO symbol gambar 2.60 bagian bawah, solenoid controlled pilot

operated, spring centered, three position, 4-way, closed centerd valve

terlihat pada posisi normal. 4-port semuanya di blocked di valve. Bila

solenoid di sebelah kanan di-energize, pump oil mengalir ke A dan oil di B

mengalir ke tangki.

71

Hydraulic

III. I S O SYMBOL

Tujuan dari digunakannya graphic symbol adalah untuk mendapatkan

pengertian yang menyeluruh dari fluid power system. Teknik ini bertujuan

untuk standarisasi dengan memakai simbol-simbol, suatu cara untuk

mendapatkan pengertian yang lebih mudah dalam cara menerangkan

komponen dari fluid power system. Hal ini dilakukan dengan menggunakan

basic simbol geometri seperti: lingkaran, bujur sangkar, persegi panjang, segi

tiga, busur, panah, garis, titik, tanda silang.

Gb. 3.1 Graphic Fluid Power Symbols

Berikut ini menggambarkan secara jelas bagaimana fungsi komponen di

bandingkan dengan konstruksi aktual yang ditekankan dengan menggunakan

symbol dasar. Simbol memperlihatkan fungsinya dengan menggambarkan

sambungan-sambungan, saluran-saluran, dan fungsi komponen yang di

wakilkan. Masing-masing simbol digambarkan pada keadaan normal, diam, atau

kondisi netral.

Saat anda mempelajari simbol, perhatikan bagaimana simbol-simbol ini

tersambung untuk memperlihatkan komponen aktual yang akan membentuk

piktorial. Kita dapat membandingkan graphic simbol dengan peta jalan. Setiap

72

garis, lingkaran, kotak, ataupun simbol geometric yang lain merupakan suatu

bagian komponen yang nyata dan semuanya disambung bersama-sama

sehingga akan memperlihatkan bagaimana fungsinya, dan bagaimana dia

dirancang sebagai sirkuit yang lengkap.

Pada dasarnya, graphic simbol digunakan untuk menggambarkan fluid

power sistem dengan memecah komponen dalam bentuk seperti berikut ini:

1. Konduktor (fluid)

2. Menyimpan energi dan menyimpan fluid

3. Fluid conditioner (heater, coolers, filters, dll).

4. Linier devices (silinder).

5. Controls (manual, electrical spring, dll).

6. Rotary devices (pumps dan motors).

7. Instruments dan accessories.

8. Valves.

III.1 INTRODUCTION

III.1.1. Pandangan Umum

Fluid power system digunakan untuk men-transmit dan mengkontrol

power melalui penggunaan fluida yang bertekanan (zat cair atau gas) di dalam

circuit yang tertutup

Tipe dari simbol-simbol tersebut biasanya digunakan dalam

penggambaran circuit diagram untuk fluid power sistem yaitu Pictorial,

Cutaway, dan Graphic.

• Pictorial symbol, bagus sekali untuk menunjukan komponen yang

saling berhubungan. Hal ini sulit di lakukan untuk mendapatkan

standard dari sebuah fungsi dasar.

• Cutaway symbol, menekankan tentang konstruksi. Simbol ini

sangatlah komplek untuk digambarkan dan fungsinya juga tidak

kelihatan secara nyata.

• Graphic symbol, menekankan fungsi dan cara operasi dari sebuiah

komponen. Simbol ini mudah untuk digambarkan. Fungsi komponen

73

dan cara operasinya jelas sekali kelihatan. Graphic symbol mampu

melampaui kendala bahasa dengan demikian bisa mem-promote

pengertian yang menyeluruh terhadap fluid power system.

III.1.2. Ruang Lingkup dan Tujuan

Standard ini menampilkan sebuah system graphic symbol untuk fluid power

diagram.

• Bentuk dasar dari simbol tersebut adalah:

Lingkaran Segitiga Garis

Kotak Busur Titik

Persegi panjang Panah Silang

• Simbol dengan menggunakan kata-kata dan singkatan dihindarkan. Simbol

dapat melampaui kendala bahasa yang juga akan ditampilkan di sini.

• Fungsi komponen disamping dari pada konstruksi-nya ditekankan dengan

sebuah symbol.

• Arti dari operating fluid power komponen terlihat merupakan satu bagian

dari simbol tersebut (bilamana ada).

• Standard ini memperlihatkan kepada kita suatu basic symbol,

menerangkan prinsip, dan menggambarkan gabungan dari simbol yang

sedang ditampilkan. Simbol gabungan dapat direncanakan untuk fluid

power komponen dengan menggabungkan basic symbol tersebut.

III.2. Aturan-aturan Symbol

A. Simbol memperlihatkan sambungan-sambungan, tempat aliran dan

fungsi dari komponen. Simbol bisa menunjukkan kondisi yang terjadi

selama transisi dari rangkaian yang satu ke yang lainnya. Simbol tidak

menunjukkan konstruksi, juga tidak menunjukkan nilai seperti pressure,

flow rate dan setting komponen yang lainnya.

B. Simbol tidak menunjukkan lokasi dari sebuah port, petunjuk shifting dari

spool atau posisi dari control element yang ada pada komponen nyata.

74

C. Simbol bisa diputar atau dibalik tanpa merubah artinya, kecuali dalam

hal Lines untuk reservoir, vented manifold, accumulator dan receiver.

D. Line Technique

Bikin supaya tebal garis tetap sama. Tebal garis tidak akan merubah arti

dari symbol.

• Solid Line

(Main line conductor, outline dan shaft)

• Dash Line

(Pilot line untuk control)

• Dotted Line

(Saluran Drain)

• Center Line

(Enclosure Outline)

• Instrument Line

(Indicator, Recorder, Sensor)

• Line Crossing

(Tidak Berhubungan)

Atau

• Lines Joining

Atau

75

E. Basic symbol bisa terlihat dalam beberapa ukuran. Ukuran-ukuran

tersebut bisa ber-variasi guna memperjelas suatu kasus.

• Lingkaran dan setengah lingkaran

• Lingkaran besar dan kecil, bisa digunakan

untuk menyatakan bahwa satu komponen

merupakan komponen utama/main,

dan komponen yang lain merupakan pelengkap

• Segitiga

• Panah

• Bujur sangkar dan persegi panjang

F. Huruf kombinasi yang digunakan sebagai satu bagian dari graphic simbol

tidak perlu berupa singkatan.

G. Panah yang melewati sebuah symbol pada kira-kira 45° menunjukan bahwa

komponen tersebut bisa di-adjust/variabel.

) (

76

H. Panah dengan posisi parallel pada sisi dari sebuah simbol, berada di dalam

simbol, menunjukkan komponen tersebut merupakan pressure

compensate.

) (

I. Garis yang pada ujungnya ada sebuah titik melambangkan sebuah

thermometer

● J. Rotating shaft dilambangkan dengan panah yang menunjukkan arah

putaran.

III.3 KONDUKTOR, FLUID

III.3.1 Line, Working (Utama)

III.3.2 Line, Pilot (untuk control)

III.3.3 Line, Drain

III.3.4 Line, untuk Instrument // // //

(Measuring, recording, sensing)

III.3.5 Arah Aliran

• Pneumatic

• Hydraulic

77

III.3.6 Line dengan hambatan

yang tetap sama

III.3.7 Line, Flexible

III.3.8 Station, Testing, Measurement,

atau Power Take-Off

• Plugged Port

III.3.9 Quick Disconnect

• Tanpa check valve:

Tersambung:

Tidak Tersambung:

• Dengan Dua Check Valve:

Tersambung:

Tak Tersambung:

III.3.10 Rotating Coupling

78

III.4 PENYIMPAN ENERGI DAN PENYIMPAN FLUIDA

III.4.1 Reservoir Vented:

Pressurizes:

Catatan: Reservoir biasanya digambar pada posisi horizontal. Semua lines

masuk dan keluar reservoir dari bagian atas.

Contoh:

• Reservoir dengan Connecting Lines

Di atas fluid level :

Di bawah fluid level :

Terlihat garis yang masuk atau keluar di bawah reservoir dipakai hanya

bilamana sambungan pada bagian bawah merupakan circuit pokok.

III.4.2 Accumulator

• Accumulator, Spring Loaded

• Accumulator, Gas Charged

79

• Accumulator, Weighted

III.4.3 Receiver, untuk udara dan gas

III.5 FLUID CONDITIONER

Sebuah alat untuk mengontrol

karakter fisik dari fluida

III.5.1 Heat Exchanger

• Heater

Segitiga di dalam menun-

jukkan pemberian panas.

Segitiga yang di luar menunjukkan

media pemanas, yaitu zat cair.

Segitiga yang di luar menunjukkan

media pemanas, yaitu gas.

• Cooler

Segitiga yang di dalam menunjukkan

pelepasan panas.

• Temperature Controller

Temperature di-maintain di antara

80

dua batasan yang telah ditetapkan

III.5.2 Filter-Strainer

III.5.3 Separator

• Dengan Manual Drain

• Dengan Automatic Drain

III.5.4 Filter-Separator

• Dengan Manual Drain

• Dengan Automatic Drain

III.5.5 Dessicator (Chemical Dryer)

III.6 Cylinder

• Single Acting

81

• Double Acting

• Double Rod end

• Fixed Cushion

• Adjustable Cushion

III.7 CONTROLS

III.7.1 Spring

III.7.2 Manual

Digunakan sebagai symbol umum

tanpa menunjuk type secara khusus.

(Contoh: kaki, tungkai, lengan)

III.7.3 Push Button

III.7.4 Push-Pull Lever

III.7.5 Pedal

82

Hydraulic

IV. Load Sensing/ Pressure Compensated

Gb. 4.1 Backhoe Loader

Load sensing/Pressure compensated banyak digunakan di sejumlah unit

Caterpillar. Beberapa diantaranya adalah 416-446 Backhoe Loader, Challenger

65, Track Type Tractor seri – “H”, Motor Grader seri “G”, 916-936 Wheel

Loaders.

Gb.4.2 Basic System

83

IV.1 Basic System (Open Center)

Dimulai dengan pembahasan basic sistem yang terdiri dari:

(1) Reservoir/ tank

(2) Fixed Displacement Pump

(3) Pressure Tap

(4) Open Center, Lever Actuated control valve

(5) Double-acting hydraulic cylinder

Pada System Open Center, aliran oli mengalir menuju control valve

setiap saat, apakah langsung ke tangki ataukah ke cylinder. Volume “oil

flow” yang besar & konstan dapat menghasilkan panas (apabila ada

restriction). Panas dapat mengurangi umur component.

Dengan memakai control valve yang besar dapat meminimalkan

restriction, demikian juga dengan memakai cooler dapat mengurangi efect

panas yang muncul. Namun hal ini tidak praktis dan mahal, serta

componentnya juga terlalu besar apabila dipasang pada mesin.

IV.1.1 Relief Valve

Gb.4.3 Relief Valve

84

Dengan sistem yang sederhana seperti di atas dapat dihasilkan “High

system pressure” yaitu pada saat cylinder rod full extend atau full retract

ataupun pada saat cylinder mendapat beban berat. Untuk proteksi

terhadap sistem tersebut, maka ditambah suatu komponen yaitu: Main

Relief Valve. Satu kekurangan system ini adalah pada saat system

berada pada high pressure, maka muncul panas yang tinggi sehingga

mengurangi umur komponen

Ada dua masalah lain yang berhubungan dengan sistem ini:

(1) “Sticky” – Gerak kontrol spool keras/lengket

(2) Speed Cylinder (kecepatan gerak cylinder) bervariasi terhadap speed

engine atau berubah sesuai beban kerja (hal ini menyebabkan jumlah

aliran juga berubah).

Gb.4.4 Flow Forces

• Flow Force (Gaya Aliran)

“Sticky” control valve (keras/lengket) biasanya disebabkan oleh gaya

aliran (flow force). Flow force adalah gaya yang bekerja pada control

spool. Hal ini diasumsikan sebagai kecenderungan gaya untuk tetap

mempertahankan spool pada posisi terbuka selama ada flow yang

melewati orifice yang dibuat oleh besar-kecilnya bukaan spool.

85

Besarnya Flow Force tersebut berbanding proporsional terhadap jumlah

aliran (flow) dan pressure differensial sebelum dan sesudah spool land.

Dengan kata lain, flow atau pressure differensial naik maka

kecenderungan force mempertahankan spool untuk tetap terbuka juga

naik. Vector gaya, yang bekerja paralel terhadap centerline dari control

valve, adalah gaya yang berusaha mempertahankan stem tetap

terbuka. Pada contoh diatas, semakin besar spool menutup suply oli

(semakin kecil ukuran orifice), semakin besar pressure differensial

antara suplay dan workport, dan semakin besar gaya yang

mempertahankan spool untuk tetap terbuka.

Sebagai illustrasi, apabila anda sedang menutup pintu terhadap

hembusan angin. Sementara anda menutup pintu berarti anda

membuat restriction terhadap hembusan angin. Semakin rapat pintu

mulai tertutup, semakin kuat gaya yang bekerja terhadap anda. Apa

yang anda rasakan adalah efek flow dan pressure yang bekerja pada

orifice, dan dikenal sebagai flow force

• Centering Spring

Gb.4.5 Centering Spring

86

Hydraulic control valve akan sangat bermanfaat apabila control

spoolnya dapat kembali ke posisi semula secara otomatis. Hal ini dapat

dilakukan dengan menambahkan spring di bawah spool untuk menutup

orifice pada saat operator me-release lever.

Perlu diingat, semakin besar flow atau sistem pressure maka akan

semakin besar “flow force”, dan semakin berat centering spring

berusaha mengembalikan spool ke posisi semula.

Efeknya control lever menjadi agak berat, sehingga menyebabkan

operator cepat fatiq/ bosan.

• Variasi Kecepatan Cylinder

Pada contoh circuit diatas, kecepatan cylinder ditentukan oleh jumlah

aliran yang melalui spool/orifice. Hal ini dapat dipengaruhi oleh speed

engine, beban kerja, displacement lever dan output pompa.

Apabila operator berusaha membuat kecepatan cylinder relatif tetap

selama speed engine berubah atau beban kerja berubah-ubah, maka si

operator harus secara terus menerus merubah posisi lever untuk

menjaga supaya pressure differensial pada spool/orifice relatif sama.

Dari teori basic hydraulic diketahui, ketika pressure differensial pada

spool/ orifice konstan, jumlah aliran yang melewati orifice/spool juga

sama. Problem ini membuat operator cepat lelah.

IV.2 Pressure Compensation (Close Center System)

Untuk menjawab kedua problem fatiq tersebut maka ditambahkanlah

Pressure Reducing Valve, yang berfungsi mengatur jumlah aliran. Doble check

valve berfungsi untuk merasakan pressure workport, baik pada rod end

maupun head end cylinder dan mengirimkan pressure workport tersebut ke

pressure reducing valve. Pressure ini disebut “sinyal pressure” dan selalu sama

dengan workport pressure.

87

Note: Pressure reducing valve tersebut, sering disebut “pressure

compensator”, “Flow control Valve”, “Flow compensator”, sementara

double check valve kadang disebut “Shuttle Valve” atau “Ball Resolver”

Gb. 4.6 Pressure Compensation

Dari schematic di atas dapat ditentukan bahwa pressure reducing valve

menyensing pressure workport. Pressure ini akan bekerja bersama spring

pressure reducing valve untuk mengontrol downstream pressure. Downstream

pressure sama dengan workport pressure ditambah pressure spring. Apabila

pressure ke main control spool sama dengan workport pressure ditambah nilai

spring, berarti bahwa pressure differential (perbedaan antara pressure supply

ke main control spool dan workport pressure) main control spool sama dengan

nilai spring.

Apabila spring mempunyai nilai 50 psi, maka nilai 50-psi ini mengontrol

maksimum differensial pressure pada main control spool, dan akan mengurangi

gaya aliran (flow force) pada spool sehingga membuat lever menjadi lebih

ringan.

88

Pressure reducing valve ini akan meniadakan pengaruh variasi engine

speed terhadap cylinder speed. Sebagaimana engine speed naik, pump flow

juga naik, sehingga meningkatkan pump supply pressure. Pressure reducing

valve akan memberi reaksi terhadap kenaikan pump supply pressure dan

membatasi input flow (aliran masuk), hal ini berfungsi untuk memelihara

differensial pressure yang sama pada spool. Dengan begitu, diharapkan terjadi

konstan flow ke cylinder. Sebaliknya, juga akan terjadi aksi yang sama pada

penurunan engine speed.

Valve ini juga berfungsi meniadakan efek perubahan beban pada

cilinder. Sehingga variasi beban kerja tidak mempengaruhi kecepatan

implement, akibatnya kecepatan implement akan konstan.

Contoh kasus:

Diasumsikan workport pressure 500 psi. Pressure ini bekerja bersama pressure

spring sebesar 50 Psi di dalam pressure reducing valve dan menghasilkan 550

psi di dalam main control spool.

Pressure diferensial/ perbedaan pressure pada main control spool adalah 50 psi

yang mana merupakan nilai dari spring itu sendiri.

Apabila workport pressure meningkat menjadi 1000 Psi. Pressure ini akan

bekerja bersama pressure (nilai) spring (50 Psi) di dalam pressure reducing

valve dan menghasilkan 1050 Psi pada main control spool.

Pressure diferensial/ perbedaan pressure pada main control spool adalah 50 Psi

yang juga merupakan nilai dari spring.

Sekalipun load/ beban berubah, pressure diferensial pada main control spool

tetap sama, yang berakibat jumlah flow akan tetap konstan.

Definisi Pressure Compensation:

Sistem kontrol yang menghasilkan kecepatan implement yang konstan

untuk setiap posisi displacement lever.

89

Hal ini dilakukan dengan menjaga perbedaan pressure yang tetap pada main

control spool oleh spring pressure reducing valve (yang digunakan untuk

mengatur aliran).

Pada sistem Pressure Compensasi ada dua perbedaan pressure (Pressure

Differensial), yaitu:

• Pertama, pressure differensial pada pressure reducing valve itu

sendiri. Perbedaan pressurenya bervariasi tergantung perbedaan

pressure supply pompa dengan workport pressure (plus nilai spring)

• Kedua, pressure differensial pada main control spool, yang dibatasi

dan dikontrol oleh spring pada pressure reducing valve

Contoh:

Suatu implement memerlukan 5-gpm dan berkembang 1000 Psi pada

workportnya. Pompa fixed displacement mempunyai kemampuan mensuplai

30 gpm. Nilai spring pada pressure reducing valve 50 psi, maka spring plus

workport pressure akan membatasi pressure downstream yang menuju

main control stem sebesar 1050 Psi. Selama implement tidak memerlukan

supply penuh, maka pressure pump supply akan naik sebesar 2700 Psi dan

kelebihan flow akan dikembalikan ke tanki melalui main relief valve.

Perbedaan pressure pertama terjadi pada pressure reducing valve, yakni

sebesar 2700 Psi – 1050 Psi sama dengan 1650 Psi

Perbedaan pressure kedua adalah 1050 Psi – 1000 Psi sama dengan 50 Psi

dan merupakan nilai spring dari pressure reducing valve

Apabila cylinder digerakkan dengan pelan, berarti operator sedikit membuka

closed center control spool, dan hanya sebagian kecil flow pompa yang

diijinkan ke cylinder. Dengan pompa fixed displacement, pressure pompa

pasti akan naik dan kelebihan flownya akan di drain ke tanki. Jumlah flow

90

yang besar dan pressure yang tinggi pada relief valve akan secara cepat

berakibat panas, akibatnya memperpendek umur componen.

Untuk mengurangi akibat panas tersebut perlu ditambahkan oil cooler,

disamping itu ada dua pilihan lain, yaitu:

• Dapat menambahkan Flow Control atau dump valve pada system

• Mengganti Fixed Displacement Pump dengan Variable Displacement

pump

IV.3 Load Sensing (Close Center System)

Dengan menggunakan Flow Control (Dump) valve atau variable

displacement pump (disertai valve pengatur pompa untuk mengatur

sistem flow) akan diperoleh pressure yang diinginkan, hal ini dikenal

dengan istilah Load Sensing.

Definisi Load Sensing:

Sistem kontrol yang menjaga pressure supply pompa pada nilai tetap di

atas nilai sistem pressure tertingginya

Jaringan sinyal diperlukan, yang berfungsi mengirim pressure workport

tertinggi (sensing beban) kembali ke Flow Control (Dump) Valve atau

control valve pompa.

Di dalam jaringan sinyal ada beberapa double check valve, yang dikenal

dengan “Resolver” atau “Shuttle” Valve

• Flow Control “Dump” Valve

Flow Control “Dump” valve saat ini banyak ditambahkan pada sistem

91

Gb. 4.7 Flow Control Valve

Contoh kasus:

Implement memerlukan 5 gpm dan mengembangkan 1000 Psi pada

workportnya.Fixed Displacement Pump dapat mensuplai 30 gpm. Spring

di dalam flow control valve/ Dump valve mempunyai nilai 200 Psi, maka

harga spring plus workport pressure sebesar 1200 Psi ini bertindak

mengature pressure suplai pompa dan membatasinya sebesar 1200 ke

sistem.

Kelebihan flow yang tidak diperlukan oleh implement di drain ke tanki.

Nilai perbedaan pressure antara workport pressure dan pressure yang

boleh masuk ke sistem adalah 200 Psi sama dengan nilai spring pada

flow control valve. Nilai ini adalah Nilai “Margin Pressure”, yang akan

memberikan respon implement yang lebih baik.

Pada kasus ini, return suplai pompa ke tanki terjadi pada pressure

setting di bawah setting main relief pressure. Sehingga akan mengurangi

panas yang timbul dan memperpanjang umur component.

92

Sekarang yang menjadi masalah besar adalah adanya wasted hydraulic

horsepower (Hp Hydraulic yang terbuang).

Suatu sistem dimana pompa selalu mensuplai maksimum flow tanpa

memperhatikan keperluan implement. Kelebihan flow didrain ke tangki, ini

yang disebut wasted energy (energi yang terbuang)

• Variable Displacement Pump

Kita dapat mengurangi wasted energi yang terjadi pada fixed

displacement pump dengan mengganti dengan variable displacement

pump.

Gb. 4.7 Variable Displacement Pump

Pompa ini menggunakan control valve untuk mengatur pump flow yaitu

dengan merubah sudut swashplate. Workport atau sinyal pressure akan

bekerja bersama spring Flow Compensator (di dalam pump control

valve), supaya bisa memberikan “margin pressure” dengan setting di

atas harga workport pressure.

Flow compensator spool berfungsi menyensing suplai pressure (sama

seperti flow control valve pada fixed displacement pump). Seiring

kebutuhan flow berubah karena perubahan posisi lever, perbedaan

93

pressure antara workport pressure dengan pump suplai pressure akan

berubah sebagai akibat reaksi terhadap perubahan posisi lever.

Ini akan menyebabkan posisi flow compensator spool berubah. Sehingga

akan mengirim flow banyak atau sedikit menuju ke large actuator piston

di dalam pompa. Selanjutnya akan merubah sudut swasplate pompa,

sehingga output pompa juga berubah.

Biasanya pompa ini juga dilengkapi dengan secondary control stem

(pressure compensator/ pressure cut off spool) yang akan memberi

reaksi terhadap pump suplai pressure dan akan terbuka pada set

pressure maksimum. Control ini akan mendestroke pompa (mengurangi

flow pompa) untuk menjaga maksimum sistem pressure tanpa

menggunakan main relief valve

Dengan men-set pompa dan control valvenya, dapat diperoleh

kebutuhan flow yang tepat sesuai dengan keperluan pressure

workportnya sehingga sistem dapat bekerja dengan lebih efisien

(dibanding sistem dengan fixed displacement pump).

Contoh kasus:

Formula untuk Horsepower hydraulic adalah:

(Gpm x psi)/1714 = Hp = gpm x psi x .000583

Apabila dipakai 30 gpm fixed displacement pump dan pressure pada

workport 1000 psi, Flow control (dump) valve menyensing workport

pressure dan bekerja bersama spring 200 psi (margin), maka Hydraulic

Horsepower (Hp) yang diambil dari engine:

30 gpm x (1000 psi + 200 psi) x .000583 = 21 Hp

Karena cylinder hanya memerlukan 5 gpm, maka hp yang digunakan

hanya: 5 gpm x (1000 psi x 200 psi) x .000583 = 3.5 Hp

Apa yang terjadi untuk 17.5 Hp (21 hp – 3.5 hp) sisanya yang diambil

dari engine? Ini adalah “wasted Hp” (Hp yang tidak terpakai), dan di

dump kembali ke tangki dalam bentuk panas.

94

Dengan menggunakan Variable Displacement, berapa kira-kira Wasted

Hp yang muncul? Secara praktek hampir tidak ada. Pompa akan

memberikan flow sesuai dengan kebutuhan pada pressure yang sedikit

lebih tinggi (Slightly) dari pada yang dibutuhkan.

5 gpm x 200 Psi x 0.000583 =0.58 Hp wasted, yang digunakan untuk

margin pressure

Dua keuntungan apabila menggunakan Variable Displacement Pump, yaitu:

1. Panas yang muncul dapat dikurangi, sehingga component mempunyai

umur yang lebih lama.

2. Horsepower yang terbuang menjadi berkurang, sehingga irit bahan bakar

Gb. 4.8 Load Sensing/ Pressure Compensation

Kembali ke basic diagram, fungsi Flow control (dump) valve dan main relief

valve dari pompa dihilangkan dan digantikan dengan “Flow Compensator

atau Margin Spool” yang berfungsi mengontrol Flow, dan “Pressure

Compensator atau Pressure Cut-off Spool” yang berfungsi membatasi

maksimum pressure sistem.

95

Hydraulic

SOAL-SOAL

Jawablah

1. Sebutkan tiga sistem pada unit alat berat yang menggunakan prinsip-

prinsip hidrolik.

2. Sebutkan dua keuntungan penggunaan zat cair/cairan.

3. Sebutkan Hukum Pascal

4. Pada gambar berikut berapakah luas area piston head end?

5. Apa yang dimaksud dengan efektif area dari piston rod end?

6. Berapa tekanan yang ditunjukkan pada Gauge A?

7. Pada gambar berikut, berapakah tekanan yang ditunjukkan oleh masing-

masing Gauge?

Piston Rod

Piston

Ro

Piston Head

Piston

8 in

Piston Diameter = 8 in

Rod Diameter = 3 in

Gauge A

96

Hydraulic

SOAL-SOAL

Jawablah

1. Sebutkan 3 fungsi Hydraulic tank!

2. Pasangkan komponen tangki berikut dengan fungsi yang tepat!

1. Fill Cap A. Mencegah kotoran berukuran besar masuk ke tangki

2. Sight glass B. Mengijinkan tangki diisi sampai level yang tepat tapi

tidak berlebih

3. Supply Line C. Mencegah partikel besar masuk ketika fill cap dilepas

4. Return Line D. Digambar sebagai kotak yang tertutup atau segiempat.

5. Ecology Drain E. Memberi waktu supaya gelembung pada return oil naik

ke permukaan

6. Filler Screen F. Menjaga , kotoran masuk lewat lubang yang dipakai

untuk mengisi dan menambahkan oli ke dalam tangki.

7. Filler Tube G. Mencegah terjadinya tumpahan ketika memindahkan air

dan endapan dari tangki

8. Baffles H. Mengijinkan oli mengalir dari system ke tangki.

9. Pressurized tank symbol I. Mengijinkan oli mengalir dari tangki ke system.

10. Return Screen J. Digunakan untuk memeriksa level oli.

97

Hydraulic

SOAL-SOAL

Jawablah

1. Sebutkan fungsi utama dari fluida hidrolik!

2. Apa nama pengukuran resistansi aliran fluida pada temperatur tertentu?

3. Semua oli akan ……………… ketika temperatur naik dan ……………….

ketika temperatur turun.

4. Apa nama pengukuran perubahan kekentalan fluida sehubungan dengan

perubahan temperatur.

5. Sebutkan tiga tipe dasar fire resistant fluids.

98

Hydraulic

SOAL-SOAL

I. Jawablah

1. Mana diantara dua klasifikasi pompa berikut ini yang paling tidak efisien?

Positive Displacement atau Non-positive Displacement?

2. Mengapa demikian?

3. Sebutkan tiga tipe konstruksi dari positive displacement pump.

4. Mengapa tekanan sistem operasi maksimum pada gear pump dibatasi

pada 4000 psi?

5. Hitung output dari pump dengan rate 380 cc/rev yang turning pada 2000

rpm.

6. Jelaskan arah putaran dari input shaft pada gear pump dengan drive

gear pada top dan inlet pada sisi sebelah kiri.

7. Mengapa shaft bearing pada balanced vane pump lebih kecil dari bearing

pada gear pump?

8. Apa tipe disain piston pump yang bergerak mundur dan maju pada 90°

pada shaft?

II. Pilihlah jawaban yang tepat

1. Oli pada gear pump mengalir dari inlet ke outlet

a. Melalui bagian tengah pompa

b. Sekitar bagian luar gigi

c. Sekitar bagian luar drive gear dan melalui pusat yag dilakukan

oleh idler gear.

d. Sekitar bagian luar idler gear dan melalui pusat yag dilakukan oleh

drive gear.

99

2. Apa yang melapisi bagian sisi rotor dan bagian akhir vanes pada sebuah

vane pump?

a. Cam ring b. Shaft

c. Flexplates d. Bearings

3. Apa nama tipe pompa yang aliran outputnya hanya dapat diubah dengan

mengubah kecepatan rotasi?

a. Fixed displacement b. Variable Displacement

c. Non-Positive Displacement d. Piston Pump

4. Apa nama tipe pompa yang aliran outputnya dapat diubah dengan

menjaga kecepatan rotasi?

a. Non-Positive Displacement b. Variable Displacement

c. Gear pump d. Fixed Displacement

5. Apa yang menyebabkan oli mengalir dalam inlet pump?

a. Tekanan atmosfir b. Tekanan tangki

c. Charge pump d. Tidak ada jawaban

100

III. Isilah dengan jawaban yang tepat

Gb. 1

1. Identifikasi Komponen pompa (Gb. 1):

A. Pressure balance plates F. Isolation Plate

B. Drive gear G. Pressure Plate Seal

C. Idler gear H. Pressure plate Seal

D. Housing I. Seal Retainer

E. Mounting Flange

Gb. 2

101

2. Identifikasi Komponen pompa (Gb. 2):

A. Shaft F. Support Plate

B. Vane G. Carteidge plate

C. Rotor H. Housing

D. Ring I. Mounting Flange

E. Flexplate

Gb. 3

3. Identifikasi Komponen pompa (Gb. 3):

A. Shaft F. Stroking piston

B. Housing G. Swashplate

C. Head H. Compensator valve

D. Drive Piston I. Retraction plate

E. Barrel

102

Hydraulic

SOAL-SOAL

I. Jawablah

1. Jelaskan kegunaan relief valve!

2. Sebutkan dua tipe dasar dari relief valve!

3. Kapan pressure reducing valve digunakan dalam suatu circuit?

4. Jelaskan perbandingan antara pressure relief valve dengan pressure

reducing valve.

5. Mengapa eksternal drain line diperlukan untuk operasi dari pilot operated

pressure reducing valve?

6. Kapan pressure diffrential valve digunakan dalam suatu circuit?

7. Jelaskan perbandingan antara pressure differential valve dengan

pressure reducing valve

II. Jawablah Benar atau Salah

8. ISO symbol menyatakan bahwa relief valve merupakan simple relief

valve atau pilot relief.

9. Bagian kecil dari pilot operated relief valve membuang aliran dari system

ke tangki.

10. Spring yang besar menjaga bagian besar dari relief valve tertutup.

103

Hydraulic

SOAL-SOAL

I. Jawablah

1. Sebutkan dua alasan penggunaan directional control valve.

2. Sebutkan bagian directional control valve yang bergerak.

3. …………… menahan aliran oli melalui valve body.

4. …………… mengijinkan oli mengalir di sekitar spool dan melalui valve

body.

5. Pada ISO Symbol, jumlah amplop mewakili jumlah ………… yang

menunjukkan valve dapat bergeser/shifted.

6. Pada normal posisi, suplai oli mengalir melalui valve dan kembali ke

tangki. Valve merupakan …………………

7. Pada normal posisi, suplai oli melalui valve di blok. Valve merupakan

…………………

8. Pada ISO Symbol, gambar garis dan panah di dalam amplop digunakan

untuk mewakili …………………….

9. Tuliskan nama masing-masing simbol berikut:

104

10. Gambarkan lever operated, spring centered, three position, 4-way, open

center, dan directional control valve.

11. Apakah fungsi pemakaian manual override pada solenoid acktuator?

12. Jelaskan bagaimana solenoid actuator digunakan pada dua posisi valve!

13. Sebutkan tiga kondisi yang dapat menyebabkan solenoid overheating.

14. Jelaskan operasi dari check valve.

15. Apa yang terjadi jika check valve dipasang terbalik?

16. Dalam hal apa pilot operated check valve berbeda dari simple check

valve?

17. Apa yang dimaksud dengan pilot ratio dan pilot pressure?

18. Pada symbol shuttle valve (resolver) di atas, oli mengalir:

a. Dari circuit 1 ke circuit 2 d. A dan B

b. Dari circuit 2 ke circuit 3 e. B dan C

c. Dari circuit 1 ke circuit 3

19. Tuliskan nama komponen spool valve berikut:

105

20. Ketika tekanan beban pada pilot pressure ratio = 3 : 1, berapakah

minimum pressure yang dibutuhkan untuk membuka check valve berikut

ini?

Agus krisbiantoro

106