Objektif Am : Merekabentuk dan menerangkan pembinaan

litar asas hidraulik secara praktikal.

Objektif Khusus : Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-

Merekabentuk dan menerangkan pembinaan litar asas hidraulik secara praktikal.

Menerangkan prinsip kerja litar asas hidraulik.

UNIT 10

REKABENTUK LITAR HIDRAULIK

OBJEKTIF

10.0 PENGENALAN

embinaan litar dalam penghasilan sistem hidraulik penting bagi

menghasilkan sistem yang dapat berfungsi secara optima dan mencapai

spesifikasi. Pembinaan litar bermula dengan pembinaan litar asas atau litar

mudah iaitu menggunakan komponen asas seperti di bawah :

Tangki pam

Injap kawalan berarah

Injap pelega

Silinder

Manakala pembinaan litar yang agak kompleks melibatkan pelbagai peralatan atau

aksesori bagi meningkatkan keberkesanan sistem. Alatan tambahan yang biasa

digunakan adalah seperti berikut :

Injap sehala

Injap kawalan aliran

Injap pelega

Penapis

10.1 PEMBINAAN LITAR KAWALAN

Pembinaan litar kawalan terbahagi kepada empat iaitu :

Litar kawalan elektrik

Litar kawalan insani

Litar jujukan

Litar elektrik – hidraulik

10.1.1 Litar Kawalan Elektrik

Ianya adalah sama seperti litar pneumatik, di mana litar ini menggunakan

solenoid sebagai alat untuk menukarkan kedudukan injap 4/2. Litar ini

terbahagi kepada dua iaitu :

litar hidraulik

litar kawalan

P

IINNPPUUTT

Rajah 10.1 menunjukkan Litar Kawalan Elektrik yang hanya

menggunakan satu silinder sahaja, pengawalan injap dilakukan oleh

elektrikal bersolenoid kembar. Litar ini menggunakan injap pengawal

tekanan untuk mengawal tekanan. Tekanan yang berlebihan akan

menyebabkan minyak akan dikembalikan ke dalam tangki.

Rajah 10.1 : Litar Kawalan Elektrik

10.1.2 Litar Kawalan Insani

Litar kawalan insani ialah litar yang menggunakan system hidraulik yang

mengandungi injap kawalan berarah gerakan insani kembalikan pegas.

Garisan yang menyambungkan antara komponen tersebut adalah simbol

bagi saluran hidraulik seperti paip dan hos hidraulik. Litar kawalan insani

terbahagi kepada 3 iaitu :

Kili berkedudukan neutral.

Kili berkedudukan kedua.

Kili berkedudukan ketiga.

Rajah 10.2 di bawah hanya menggunakan satu silinder sahaja dengan

pengawalan injap dilakukan oleh insani. Litar ini menggunakan injap

pengawal tekanan untuk mengawal tekanan.

Rajah 10.2 : Litar insani

Sumber:

Pneumatic & Hydraulic,

Oxford University, 1998

Sumber:

Pneumatic & Hydraulic,

Oxford University, 1998

10.1.3 Litar Jujukan

Litar jujukan direkabentuk untuk mengawal jujukan operasi silinder

dengan menggunakan injap jujukan. Tujuan jujukan adalah untuk

menyelaraskan turutan keluar masuk omboh injap agar ianya mengikut

aturan dengan betul. Jujukan diperlukan untuk sesuatu litar yang

mempunyai lebih dari satu penggerak.

Rajah 10.3 menunjukkan litar hidraulik yang menggerakkan lebih dari satu

silinder. Rajah 10.3 (a) menunjukkan silinder yang digunakan ialah dua

tindakan jenis seimbang, manakala rajah 10.3 (b) menggunakan silinder

dua tindakan tidak seimbang.

(a) (b)

Rajah 10.3 : Litar jujukan 1

Rajah 10.4 di bawah menunjukkan litar jujukan hidraulik (a)

menggunakan penggerak jenis tandem dan dikawal secara insani dengan

menggunakan injap kawalan 4/3 dan (b) menggunakan injap 4/2

bersolenoid tunggal.

(a) (b)

Rajah 10.4 : Litar jujukan 2

Sumber:

Pneumatic & Hydraulic,

Oxford University, 1998

Sumber:

Pneumatic & Hydraulic,

Oxford University, 1998

10.1.4 Litar Elektro – Hidraulik

Dalam litar elektro – hidraulik, injap kawalan arah dengan solenoid

kembar atau tunggal digerakkan oleh suis penghad digunakan untuk

mendapatkkan operasi.

Rajah 10.5 menunjukkan kawalan injap dilakukan secara elektrikal.

Penggerak yang digunakan ialah silinder dua tindakan. Bagi rajah 10.5 (a)

injap kawalan arah jenis 4/2 satu solenoid digunakan manakala rajah 10.5

(b) injap kawalan jenis 4/3 dua solenoid digunakan.

Rajah 10.5 : Litar Elektro-Hidraulik 1

Rajah 10.6 (a) menggunakan silinder dua tindakan sebagai penggerak dan

injap 4/2 satu solenoid sebagai injap kawalan manakala rajah 10.5 (b) pula

menggunakan motor sebagai penggerak dan injap kawalan 2/2 satu

solenoid sebagai injap kawalan.

Rajah 10.6 : Litar Elektro-Hidraulik 2

(a) (b)

Sumber:

Pneumatic & Hydraulic,

Oxford University, 1998

Sumber:

Pneumatic & Hydraulic,

Oxford University, 1998

10.2 Gabungan litar-litar kawalan

Litar-litar kawalan boleh digabungkan bersama untuk mewujudkan suatu litar

kawalan yang menepati kehendak pengguna mengikut kesesuaiannya.

Rajah 10.7 hingga 10.11 di bawah menunjukkan contoh-contoh litar tersebut.

Contoh 10.1

Rajah 10.7 (a) menunjukkan penggunaan dua silinder dua tindakan dan dua buah

motor hidraulik jenis anjakan tetap ianya dikawal dengan injap 4/2 bersolenoid

tunggal secara elektrikal, manakala rajah 10.7 (b) menunjukkan penggunaan dua

silinder dua tindakan dan dikawal alirannya.

(a) (b)

Rajah 10.7 : (a) Penggunaan dua silinder dua tindakan dan dua buah motor

hidraulik jenis anjakan tetap ianya dikawal dengan injap 4/2 bersolenoid tunggal

secara elektrikal, (b) Penggunaan dua silinder dua tindakan dan dikawal alirannya.

Contoh 10.2

Rajah 10.8 di bawah menunjukkan motor hidraulik jenis anjakan berubah

digunakan sebagai penggerak dan dua buah injap pelega digunakan. Injap

kawalan 3/2 bersolenoid tunggal berpegas digunakan untuk mengawal arah

pusingan motor hidraulik tersebut.

Rajah 10.8 : Motor hidraulik jenis anjakan berubah

digunakan sebagai penggerak

Contoh 10.3

Rajah 10.9 di bawah menunjukkan litar yang menggunakan motor hidraulik

sebagai penggerak tetapi rajah 10.9(a) menggunakan injap kawalan 4/2 secara

insani manakala rajah 10.9(b) pula menggunakan injap kawalan 4/3 bersolenoid

berkembar atau dikenali juga sebagai injap terbuka.

Rajah 10.9 : (a) Penggunaan injap kawalan 4/2 secara insani, (b) Penggunaan

injap kawalan 4/3 bersolenoid berkembar atau dikenali juga sebagai

injap terbuka.

Contoh 10.4

Litar menunjukkan penggunaan dua buah motor hidraulik sebagai penggerak dan

kedua-dua buah motor tersebut masing-masing dikawal oleh injap 4/3 solenoid

berkembar jenis injap sistem terbuka.

Rajah 10.10 : Penggunaan dua buah motor hidraulik sebagai penggerak

Contoh 10.5

Rajah 10.11 menunjukkan penggunaan dua buah motor hidraulik sebagai

penggerak dan kedua-dua buah motor tersebut masing-masing dikawal oleh injap

4/3 solenoid berkembar. Kedua-dua injap 4/3 solenoid berkembar itu pula dikawal

alirannya.

Rajah 10.11 : Penggunaan dua buah motor hidraulik dan injap 4/3 solenoid

berkembar

Objektif Am : Mengenalpasti masalah-masalah dalam sistem

hidraulik .

Objektif Khusus : Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-

Menyatakan masalah-masalah utama sistem hidraulik. Menyelesaikan masalah-masalah berkaitan sistem

hidraulik.

UNIT 11

MASALAH-MASALAH UTAMA DALAM SISTEM HIDRAULIK

OBJEKTIF

11.0 PENGENALAN

esuatu ciptaan manusia sebenarnya tidak 100 % sempurna, di mana

kekurangannya pasti terdapat samada secara langsung atau tidak langsung.

Dengan mengkaji dan mengetahui kekurangan tersebut, penambahbaikan

akan meningkatkan lagi kecekapan sesuatu sistem.

11.1 PERMASALAHAN DALAM SISTEM HIDRAULIK

Terdapat beberapa masalah yang telah dikenalpasti dalam sistem hidraulik yang

boleh mengganggu sistem tersebut, di mana sebahagiannya adalah seperti yang

dihuraikan di bawah :-

11.1.1 Kesan Beban Lebih Ke Atas Pam

Kebanyakkan pam digunakan atau beroperasi dibawah keupayaan

maksimum untuk memastikan ia tahan lama. Apakah akan terjadi apabila

digunakan terus menerus ke tahap maksimum. Ia akan memberi kesan

kepada ketahanan galas pam tersebut.

Sebagai contoh, sekiranya sebuah pam direkabentuk untuk mengepam

pada tekanan 150 bar dan mempunyai jangka hayat galas 4800 jam.

Sekiranya pam tersebut digunakan untuk mengepam bendalir dengan

tekanan 300 bar, ia akan memberi kesan kepada ketahanan pam.

Pengiraan di atas menunjukkan dengan menggandakan tekanan dari 150

bar ke 300 bar, jangkahayat pam akan berkurangan dari 4800 jam ke 600

jam sahaja. Semasa pam beroperasi perkara-perkara yang boleh

S

IINNPPUUTT

Jangkahayat galas = Jangkahayat Galas Dahulu

yang baru (Tekanan Baru/Tekanan lama)3

= 4800 = 600 jam

(300/150)3

T1 = P2 3

T2 P1

menyebabkan peningkatan tekanan mestilah diambil kira. Peningkatan

tekanan pada pam mungkin disebabkan oleh penyelengaraan yang tidak

betul, pam lebih beban atau saluran hidraulik tersumbat.

11.1.2 Kesan Kelajuan Lebih Ke Atas Pam.

Dengan menambah kelajuan maksimum pam, jangkahayat galas pam akan

berkurangan. Katakan pam seperti dalam contoh pertama digandakan

kelajuannya kepada dua kali, pengiraan seperti berikut menunjukkan

pengurangan jangkahayat pam. Katakan jangkahayat biasa pam ialah 4800

jam.

Dengan menggandakan dua kali kelajuan pam, jangka hayat pam akan

berkurangan sebanyak separuh dari jangkahayat asal. Oleh itu kelajuan

maksimum bagi pam mestilah dipatuhi untuk memerlukan ketahanan pam.

11.1.3 Kesan Peronggaan Ke Atas Pam

Peronggaan pam merupakan satu masalah yang terjadi disebabkan

penyenggaraan pam yang tidak betul. Peronggaan terjadi apabila bendalir

tidak memenuhi semua ruang pam. Ini bermakna terdapat ruang yang

dipenuhi oleh udara yang akan memberi kesan kepada kecekapan operasi

pam.

Peronggaan terjadi apabila kelajuan bendalir yang dikeluarkan oleh pam

terlalu laju manakala saluran masuk ke pam tersumbat. Apabila pam terus

beroperasi maka terjadilah peronggaan di dalam pam. Apabila perkara ini

berterusan, kawasan peronggaan akan diisi oleh wap bendalir yang terhasil

disebabkan perbezaan tekanan dan suhu.

Jangkahayat Baru Galas = Jangkahayat Lama x Kelajuan Lama Pam

Kelajuan Baru Pam

= 4800jam x 2000pus/min = 2400 jam

4000pus/min

T1V1 = T2V2

Masalah peronggaan ini akan menjadi rumit disebabkan kejatuhan tekanan

pada kawasan peronggaan akan menyebabkan ianya diisi oleh udara yang

sedia terdapat didalam bendalir.

Pam akan mengalami kerosakan apabila peronggaan yang terdapat di

dalam minyak (tekanan rendah) bertemu dengan bendalir bertekanan

tinggi. Kerosakan adalah disebabkan oleh getaran pam yang terhasil.

Getaran pam boleh mengakibatkan kehausan pada komponen pam dan ia

boleh merosakkan pam tersebut.

11.1.4 Kebocoran Sistem

Pada tanggapan ramai, sistem hidraulik adalah kotor dan kerap bocor.

Dengan rekabentuk dan pemasangan dan penyenggaraan yang sempurna,

secara amnya kebocoran sistem boleh dikawal dan selalu juga dapat

dihapuskan. Jika semua litar bocor, kita tentu tidak berani menaiki kapal

terbang.

Kebocoran bendalir hidraulik berlaku secara dalaman dan luaran

komponen.

Kebocoran dalaman yang keterlaluan akan mengurangkan kecekapan

sistem dan menjana haba yang boleh merosakkan bendalir. Sedikit

kebocoran dalaman adalah disengajakan dalam komponen sebagai

pelincir, kawalan pemampas dan lain-lain.

Kebocoran luaran bukan hanya mengotorkan tetapi juga membahayakan.

Bendalir boleh merosakkan komponen tersebut. Kosnya tinggi bukan

hanya bendalir hilang yang terpaksa diganti tetapi menambahkan masa

rosak dan prestasi juga merosot.

11.1.5 Masalah-Masalah Lain

Terdapat beberapa masalah yang timbul selain daripada masalah yang

telah dibincangkan di atas. Masalah-masalah lain adalah seperti di

bawah.

11.1.5.1 Masalah Yang Berlaku Pada Silinder

Kebocoran Luar

Minyak keluar melalui pengelap

Kebocoran Dalam

Minyak mengalir melalui kelegaan antara piston dan

silinder apabila tekanan diberikan.

‘Creeping’

Bila dikenakan tekanan, piston akan balik ke dalam

keadaan asal. Ini adalah disebabkan oleh kebocoran dalam

juga. Creeping juga berlaku pada injap kawalan arah pada

silinder 2 hala.

‘Sluggish’

Disebabkan oleh udara yang ada dalam silinder itu. Udara

boleh dimampat, maka sluggish akan berlaku. Kelikatan

yang tidak sesuai digunakan juga akan menyebabkan

‘sluggish’ ini.

11.1.5.2 Masalah Disebabkan Oleh Bendalir

Bendalir berasaskan sintetik dikelaskan sebagai sebatian

kimia yang boleh menyebabkan kerosakan kedap minyak ( oil

seal ) yang diperbuat dari getah asli. Ia menyebabkan getah asli

itu menjadi lembut dan kembang.

Bendalir berasaskan air ialah bendalir tahanapi kerana

apabila bendalir itu disentuh dengan punca penyala stim yang

dikeluarkan dari air akan mengasingkan udara dari sebahagian

pelincir yang mudah terbakar dan juga mengasingkan pelincir

dari permukaan yang panas seterusnya menghalang kebakaran.

Masalah bendalir berasaskan air dan minyak

Mudah berkarat disebahagian sistem yang diperbuat dari

besi.

Menyebabkan kehausan pada aci, silinder dan komponen

lain kerana kekurangan pelinciran.

Kemungkinan menjadi beku di kawasan yang bercuaca

sejuk

Peralatan yang besar diperlukan.

Panduan mengatasi masalah bendalir

Berdasarkan masalah yang disebabkan oleh bendalir di atas,

berikut adalah panduan yang perlu diambilkira untuk pemilihan

sesuatu bendalir sebagai bahantara.

1. Kelikatan Dinamik (Kelikatan Mutlak)

Kelikatan Dinamik = Tegasan Ricih (N/m2)

Kadar Kericihan (M/s/m)

θ

v δv

δy

θ = Sudut Ricih

μ = δv/ δy

1 poise = 100 sentipoise

= 1gm/cm.s

1 kg/ms = 1000gm/100cm.s

= 10 gm/cm.s

1kg/ms = 10 poise

Kelikatan Dinamik (μ) = yv

/

= unit N s/m2 centistoke

1 kg/ms = 1 N saat/m = 10 poise

2. Kelikatan Kinematik

Kelikatan Kinamatik = Kelikatan Mutlak

Ketumpatan

= μ

ρ

3. Indeks Kelikatan

Adalah satu ukuran bagi perubahan keadaan pengaliran

dengan perubahan suhu bendalir. Bendalir yang

mempunyai kelikatan yang tinggi adalah sesuatu bendalir

yang stabil iaitu kelikatannya berubah sedikit dengan

perubahan suhu. Angka biasa bagi kelikatan ialah 0 – 100.

4. Modula Pukal ( Bulk Modulus )

11.1.5.2 Sifat Bendalir Hidraul Yang Baik

Berikut disenaraikan kriteria untuk memilih bendalir bagi

digunakan sebagai bahantara yang terbaik :

Tidak boleh dimampatkan

Pada umumnya ia boleh dimampatkan sedikit tetapi pada

tekanan yang tinggi.

Mesti mempunyai indeks kelikatan yang tinggi

Minyak hidraul mempunyai indeks kelikatan yang tinggi

tidak kurang daripada 80. Indeks kelikatan yang sesuai bagi

sesuatu minyak hidraul ialah 100 tetapi dengan

penambahan bahan kimia, indeks kelikatan yang lebih

tinggi boleh dicapai.

Kelikatan

C B

A

Suhu

Modula Pukal = dρ

dv/v

= - vdρ

dv tanda (-) menunjukkan tekanan

Mempunyai sifat perasingan bauran.

Dalam operasi sistem hidraul, lembapan akan diserap oleh

minyak hidraul. Ia adalah disebabkan oleh kebocoran

pengalir haba dan juga mendapan. Apabila air bercampur

dengan minyak, bauran akan terhasil. Ini adalah satu

keburukan dan mesti dielakkan. Minyak hidraul mestilah

mengandungi sifat pemelowapan supaya ia boleh

mengasingkan bahan air itu.

Mestilah mempunyai sifat pencegah karat

Sebenar sifat pencegah karat yang baik tanpa sebarang

penambahan pencegahan pengoksidanan, ini adalah sebab

kejadian sesuatu oksidanan yang menyaluti dipermukaan

logam dan menghalang kejadian oksida, oleh itu bahan

pencegah karat hendaklah ditambah.

Mempunyai sifat pelinciran dan kekuatan lapisan

Untuk menghalang kehausan, lapisan minyak amatlah perlu

untuk mengasingkan kedua-dua komponen yang bergerak

bersama. Lapisan minyak akan melicinkan permukaan

komponen tersebut.

Mempunyai sifat pencegah buih

Pada umumnya minyak galian tidak ada keupayaan

menjadi buih. Cara yang terbaik untuk menghalang

kejadian buih ialah dengan menggunakan minyak yang

mempunyai kestabilan kimia yang tinggi dan

mengurangkan udara dari sistem.

Mempunyai kestabilan kimia

Suhu yang tinggi akan merosakkan kestabilan kimia di

dalam minyak hidraul. Ini akan menyebabkan kejadian

oksida dan menghasilkan gam dan kotoran.

Mempunyai sifat pencegah toksid

Ia tidak akan membahayakan kulit kita apabila tersentuh.

Tidak merosakkan penyendal/kedap

Bahantara yang dipilih mestilah tidak merosakkan

penyendal / kedap dimana ianya tidak akan memendekkan

jangka masa hayat komponen tersebut.

Mempunyai sifat senang dipam

Bendalir yang mempunyai ketumpatan bandingan yang

tinggi adalah sukar dipam dan senang terjadi perongaan

dan kesukaran dalam pengaliran.

Tahan lama, tidak berubah sifat kimianya semasa

disimpan

Bendalir mestilah bersifat tahan lama dan tidak berubah

sifat kimianya dalam jangkamasa yang panjang.

Tidak mudah terbakar

Bendalir yang dipilih mestilah tidak mudah terbakar.

Harga yang berpatutan

Bendalir yang dipilih mestilah mudah diperolehi dan

kosnya berpatutan.