Amrie Muchta 7/23/2018
Advertisement
Kalau anda melihat alat besar seperti exavator, atau yang paling mudah truk pengangkut pasir memiliki sebuah mekanisme hidrolik untuk mengangkat bak berisi pasir yang bobotnya bisa sampai puluhan ton. Yang jadi pertanyaan, bagaimana bisa lengan sekecil itu mengangkat beban cukup besar tanpa patah ? dan dari mana sumbernya ? Beberapa dari anda mungkin sudah paham, ini adalah tugas sistem hidrolik. Secara sederhana, sistem hidrolik adalah perangkat konversi energi yang dapat melipat gandakan tenaga ouput dengan efisien melalui bantuan zat cair. Artinya, kalau kita lihat kekuatan lengan hidrolik tersebut mungkin dalam benak kita, pasti tenaga yang dibutuhkan untuk menggerakan lengan hidrolik tersebut cukup besar. Padahal, kenyataanya tenaga input tidak sebesar itu. Sistem hidrolik mampu mengangkat beban sangat besar itu karena ada manipulasi momentum. Manipulasi momentum ini memungkinkan sistem hidrolik mengangkat beban cukup berat meski hanya menggunakan tenaga yang kecil. Mengapa bisa demikian ? Ini disebabkan sistem hidrolik memanfaatkan hukum pascal, namun lebar penampang input dibuat lebih kecil dibandingkan lebar penamang ouput. Cara ini, bisa melipatkgandakan momentum sehingga lengan excavator sanggup mengangkat beban yang sangat berat.
Anda bisa mempelajarinya lebih lanjut pada artikel berikut ; prinsip kerja sistem hidrolik.
Diartikel ini, kita akan bahas komponen-komponen yang berinteraksi pada sistem hidrolik.
img : cicb.com
Secara sederhana, sistem hidrolik mampu bekerja apabila ada tiga komponen berikut.- Input power (pompa hidrolik)
- Unit penyalur (oli didalam selang hidrolik)
- Aktuator.
1. Pompa hidrolik sebagai input power
Pompa hidrolik berfungsi sebagai tenaga yang memulai mekanisme hidrolik pada sistem hidrolik. Pompa ini akan mengubah gerakan mekanik menjadi energi hidrolik. Cara kerjanya, pompa akan bergerak untuk memicu pergerakan fluida hidrolik. Pergerakan fluida inilah yang menaikan tekanan hidrolik sehingga aktuator dapat bergerak sesuai tekanan pada fluida. Namun, pompa hidrolis memerlukan tenaga dari luar agar bisa bergerak. Untuk alat-alat berat menggunakan mesin diesel sebagai penggerak pompa hidrolik. Namun pada perangkat hidrolik kecil seperti car lift, sistem ABS (pada rem mobil) menggunakan motor listrik sebagai penggerak pompa hidrolik. Ada tiga jenis pompa hidrolik yang banyak digunakan. Antara lain ;- Tipe gear pump, tipe ini memanfaatkan pergerakan dua roda gigi untuk menimbulkan aliran hidrolik.
- Tipe piston pump, tipe ini mirip kompresor dimana fluida akan terhisap didalam silinder dan piston akan mendorongnya melalui katup outlet sehingga aliran fluida bisa terbentuk.
- Tipe vane pump, tipe ini mirip pompa air pada rumah yang memafaatkan kipas pada sebuah rotor yang akan menghisap fluida saat berputar.
2. Directional Control valve
Directional control valve berfungsi layaknya pintu yang akan menutup dan membuka saluran untuk mengarahkan aliran fluida ke output tertentu. Sehingga bisa dikatakan control valve berfungsi sebagai pengatur arah tekanan fluida. Control valve ini bisa ditemukan pada sistem hidrolik dengan multi aktuator. Apa itu ? yakni sistem hidrolik dimana ada lebih dari satu tabung hidrolik. Contohnya lengan excavator. Namun untuk sistem hidrolik single aktuator seperti pada pengangkat pasir atau car lift tidak memerlukan control valve karena hanya ada satu saluran. Beberapa macam valve selain directional control valve pada sistem hidrolik antara lain ;- Sequence valve, untuk memastikan sirkuit hidrolik telah maju sepenuhnya sebelum sirkuit lain bergerak.
- Relieve valve, mengalirkan fluida ke reservoir apabila tekanan fluida berlebihan.
- Regulating valve, menjaga tekanan hidrolik tetap stabil di titik tertentu.
- Check valve, memastikan arah aliran fluida searah.
3. Unit aktuator
Unit aktuator berfungsi mengubah energi yang terkandung dalam aliran fluida (dikatakan juga tekanan fluida) menjadi gerakan mekanis. Dari komponen inilah perangkat hidrolik dapat menggerakan benda. Ada dua macam aktuator yang sering dipakai, yakni ;- Tipe tabung/piston, ini dipakai pada hampir semua sistem hidrolik. Tipe ini menggunakan piston didalam tabung yang akan bergerak maju/searah saat tertekan oleh fluida. Gerakan piston dimanfaatkan untuk menggerakan benda. Contohnya, lengan excavator, car lift, hydraulic crane, dan sistem rem hidrolis.
- Tipe rotary, pada tipe ini aktuator akan bergerak berputar saat diberi tekanan fluida. Contohnya torque converter pada sistem transmisi otomatis mobil.
4. Reservoir tank
Reservoir tank berfungsi sebagai tanki penyimpanan fluida. Didalam tanki ini tersimpan cadangan fluida yang diperlukan saat proses hidrolik berlangsung. Pada tanki ini pula, seorang teknisi memeriksa kondisi fluida dalam sistem hidrolis apakah masih bagus, atau perlu diganti/ditambah.5. Unit penyalur hidrolik
Unit ini terdiri dari selang hidrolis. Selang hidrolis berfungsi mengalirkan fluida. Namun ini bukan selang biasa, selang hidrolik harus mampu bertahan dalam tekanan tinggi. Ini karena tekanan fluida saat sistem hidrolik bekerja bisa sangat besar, sehingga bahan selang ini kebanyakan terbuat dari bahan logam.
6. Fluida cair
7. Filter
Filter berfungsi menyaring segala jenis kotoran yang ikut terbawa dalam aliran fluida agar tidak masuk ke sirkuit hidrolik. Kotoran ini akan dihalau oleh filter sebelum oli memasuki saluran hidrolik, sehingga sistem hidrolik akan lebih aman.8. Oil cooler
| Saat dikendalikan maju |
| Saat dikendalikan kebelakang |
- Komponen A, berperan sebagai tuas pengendali
- Komponen B, berperan sebagai input device atau pada sistem hidrolik yang lebih kompleks komponen ini diganti menggunakan pompa hidrolik.
- Komponen C, berperan sebagai selang
- Komponen D, berperan sebagai aktuator yang mengubah tekanan hidrolik menjadi gerakan.
- Komponen E, adalah output device
Sementara pada sistem hidrolik yang lebih kompleks, akan ada tambahan komponen seperti control valve, oil cooler, dan filter yang terletak diantara unit input dan aktuator.
Sistem hidrolik bisa diartikan sebagai sebuah rangkaian komponen yang menggunakan bahan cair (hydro). Kalau dilihat berdasarkan kegunaannya, maka sistem hidrolik adalah mekanisme pemindahan tenaga menggunakan media zat cair.
Mekanisme ini, bekerja berdasarkan hukum Pascal yang berbunyi “Tekanan yang diberikan pada zat cair di ruang tertutup, maka akan diteruskan ke segala arah”.
Maksudnya, seperti ini. Kalau ada selang air yang dihubungkan dalam sebuah kran. Lalu kran itu dinyalakan maka air yang keluar dari ujung selang itu memiliki kecepatan dan daya semprot yang sama dengan air yang keluar dari kran.
Pada sistem hidrolik, maka bisa diilustrasikan seperti gambar dibawah ini.
Bisa dilihat pada bagian kanan sebagai saluran input. Di ruang ini, diletakan gaya input. Gaya input adalah gaya awal yang akan menekan zat cair di ruang tertutup.
Saat zat cair pada saluran input menerima tekanan, otomatis tekanan zat cair didalam selang akan naik. Penaikan tekanan ini, akan membuat saluran output menjadi bergerak ke atas.
Kalau kita letakan benda diatas saluran output maka benda tersebut akan terdorong keatas. Dan besarnya tekanan yang mengenai benda tersebut dipengaruhi oleh gaya input serta luas penampang dari kedua saluran ini.
Sesuai hukum pascal, secara umum sistem hidrolik bisa dituliskan dengan rumus P1 = P1. Sementara itu, P juga memiliki rumus P=F/A. Artinya, meski tekanan pada kedua saluran ini sama, namun gaya pada kedua selang bisa berbeda kalau luas penampang kedua selang berbeda.
Contonhya, begini
Saluran input yang memiliki luas penampang 5 cm2, menerima gaya sebesar 10 N. Sementara itu, pada saluran ouput memuiliki luas penampang lebih besar yakni 7 cm2. Dalam hal ini, gaya pada saluran output akan lebih besar karena ;
P1 = P2
F1/A1 = F2/A2
10/5 = F2/7
2 = F2/7
F2 = 7 x 2 = 14 Newton.
Dari gaya awal yang diberikan hanya 10 N, bisa berlipat ganda menjadi 14 N kalau luas penampang output diperbesar.
Ini akan menjawab pertanyaan,truk pasir bisa mengangkat pasir pada bak yang memiliki bobot cukup besar. Ini karena gaya yang menangkat bak pasir tersebut sudah mengalami pelipat gandaan.
Namun, besarnya gaya berbanding terbalik dengan jarak yang ditempuh.
Pada contoh diatas, ketika saluran input yang memiliki luas penampang 5 Cm2 ditekan dengan jarak 10 Cm ke bawah, maka pada saluran output yang memiliki luas penampang 7 cm2 akan bergerak naik dengan jarak yang lebih pendek dari 10 Cm.
Karena, volume yang ditekan sama dengan volume yang tertekan. Sehingga bisa dituliskan
V1 = V2
L1 x A1 = L2 x A2
10 x 5 = L2 x 7
L2 = 50/7
L2 = 7,14 Cm.
Hal ini pula yang menjawab mengapa ketika mendongkrak mobil (menggunakan dongkrak hidrolis) kita harus memompa dongkrak hingga berkali kali untuk hanya mengangkat ban mobil sekian Cm.
Dalam satu unit komponen hidrolik, ada beberapa komponen penting yakni ;
- Input Force, pemberi gaya input ini bisa berasal dari gerakan mekanis manusia atau menggunakan bantuan motor listrik.
- Input hose, merupakan saluran untuk memberi tekanan pada zat cair agar mekanisme hidrolis bisa berlangsung.
- Transfer hose, umumnya selang transfer ini memiliki ukuran kecil karena hanya menghubungkan fluida dari input hose ke output hose.
- Output hose, biasanya menggunakan tabung dengan diameter lebih besar dari diameter saluran input. Diameter yang lebih besar ini akan membuat luas penampang lebih besar sehingga gaya pada output hose bisa lebih besar.
- Reservoir tank, merupakan tanki untuk menampung fluida yang akan ditekan ke dalam saluran hidrolis.
Keuntungan Sistem Hidrolik
Dalam penerapannya, sistem hidrolis akan memberikan keuntungan antara lain ;
- Dengan input yang kecil mampu mengangkat beban lebih berat
- Hampir tidak memiliki kerugian tenaga.
- Sangat fleksibel, karena sifat zat cair mampu menyesuaikan segala tempat.
Penerapan Sistem Hidrolik
Anda akan menemukan komponen hidrolik ini pada alat-alat berat dan beberapa mesin industri. Yang paling sering ditemui, sistem hidrolik ini diterapkan pada ;
- Truk pengangkat pasir untuk mengangkat bak pasir.
- Excavator
- Sistem rem mobil agar lebih responsif
- Dongkrak hidrolik untuk mengangkat sebagian body mobil hanya dengan bantuan tuas.
- Car lift yang mampu mengangkat seluruh body mobil dengan satu pencetan tombol.
Demikian artikel mengenai prinsip kerja sistem hidrolis semoga bisa menambah wawasan kita semua.