I. SIRKUIT DALAM SISTEM HIDROLIK

1. Open Center dalam Sirkuit Paralel

Gambar 1. Open center, parallel circuit

Pada diagram di atas ditunjukkan dua sirkuit open center yang disambung secara paralel. Persimpangan yg dilingkari adalah merupakan tanda bahwa sirkuit tersambung secara paralel.Dengan sirkuit yang tersambung secara paralel tersebut, beberapa aktuator dalam sirkuit paralel dapat menerima aliran secara bersamaan. Bagaimanapun, sirkuit dengan jumlah hambatan yang paling kecil akan menerima semua aliran.Apakah kekurangan dengan sistem seperti ini???Ketika spool sebelah kiri dimisalkan bergerak (Shift) ke hidrolik pertama untuk extend (keluar). Karena hidrolik pertama tertahan oleh beban sedangkan silinder hidrolik ke-2 tak terbeban, maka aliran fluida akan ke sirkuit yang tahanan lebih rendah. Sehingga dalam hal ini, fluida akan terarah ke spool ke-2 untuk dialirkan ke silinder hidrolik ke-2. Akibatnya silinder pertama tidak melakukan kerja sebelum silinder ke-2 selesai melakukan kerja. 2. Open center dalam Sirkuit Seri

Gambar 2a. Open center, series connection

Diagram di atas merupakan open center valves dengan koneksi seri. Saat posisi netral, oli hidrolik melewati ketiga spool (direction control valves) dan kemudian kembali ke tangki hidrolik.

a. Silinder no. 1 retractDari diagram, dapat dilihat bahwa spool bergerak untuk menggerakkan silinder bekerja ke posisi retract. Sehingga oli mengalir ke sisi rod pada silinder hidrolik. Sedangkan pada sisi silinder akan mengalir ke tangki hidrolik melalui spool no. 2 dan spool no. 3.

Gambar 2b. Open center, series connection

b. Silinder no. 2 retract.

Gambar2c. Open center, series connection

Ketika silinder no. 1 retract, oli dari sisi silinder akan mengalir melalui spool 2 untuk kerja retract dari silinder hidrolik no. 2. Kedua silinder hidrolik akan melakukan retract secara bersama-sama. Hal itu terjadi sampai silinder hidrolik no.1 dan silinder hidrolik no.2 mencapai langkah maksimumnya. Akan tetapi apa yang terjadi saat silinder hidrolik melakukan extend..???Saat silinder hidrolik no.1 mencapai extend penuh, maka silinder hidrolik no.2 dan silinder hidrolik no.3 tidak akan mendapat suplai oli hidrolik. Karena ketika silinder hidrolik no.1 full extend, oli hidrolik akan mencari bagian yang paling lemah hambatannya. Maka di sini, oli hidrolik akan membuka relief valve untuk kembali ke tangki, sehingga oli hidrolik tidak bisa mencapai silinder hidrolik no.2 dan silinder hidrolik no.3. demikianlah keterbatasan dari sistem open center dengan koneksi seri.3. Open center dengan koneksi seri-paralel

Gambar 3. Open center valves with series/parallel connection

Ketika spool no.1 dalam posisi extend, oli hidrolik dari silinder hidrolik pertama akan diarahkan langsung ke tangki hidrolik. Pada saat yang sama, koneksi seri ditutup, tetapi oli hidrolik akan lewat koneksi yang lain, yaitu koneksi paralelnya. Aliran paralel yang menuju ke spool no.2 dan spool no.3 akan ditutup ketika kondisinya dalam posisi netral.II. SIRKUIT HIDROLIK PADA EXCAVATOR

Sistem hidrolik pada excavator secara garis besar terbagi menjadi dua sirkuit, yaitu main circuit dan pilot circuit CircuitPower sourceControllerActuator

Main CircuitMain pumpsControl valves Motor Cylinders Hydraulic Front Attachmens (optional)

Pilot CircuitPilot pumps Pilot valves Pump regulator Solenoid valve unit Signal control valve Boom electronic cushion solenoid valve Operation control circuit Pump control circuit Valve control circuit Swing parking brake release circuit Travel motor swash angle control circuit Hydraulic oil heat circuit

1. Pilot circuitTekanan oli dari pilot pump digunakan untuk mengoperasikan dari operation control circuit, valve control circuit, swing parking brake release circuit, travel motor swash angle control circuit, positioning circuit (optional) dan hydraulic oil heat circuit.

Gambar 4. Sirkuit diagram dari pilot circuit

a. Komponen pada Pilot circuit1) Pilot ValvePilot valve mengontrol tekanan oli dari pilot pump yang menuju ke spool pada control valve. Ada dua jenis pilot valve pada unit ini. Pertama yg digunakan untuk menggerakkan front attachment dan swing yg berjumlah 2 buah. Dan jenis yg kedua adalah digunakan untuk kontrol travel. Pilot valve untuk front attachment/swingStandar ISOStandar Hitachi

Kanan1Bucket Roll-outBucket Roll-out

2Boom LowerBoom Lower

3Bucket Roll-inBucket Roll-in

4Boom RaiseBoom Raise

Kiri1Right swingArm Roll-in

2Arm Roll-outRight swing

3Left swingArm Roll-out

4Arm Roll-inLeft swing

Gambar 5. Pilot valve untuk menggerakkan front attachmnet Pilot valve untuk travel1Right travel reverse

2Right travel forward

3Left travel forwad

4Left travel reverse

Gambar 6. Pilot valve untuk menggerakkan travel

Cara kerja:Netral1. Ketika netral, spool (6) sepenuhnya menutup tekanan oli dari saluran (port) P (dr pilot pump). Port output terbuka ke port T (tangki) melalui saluran di spool (6). Oleh karena itu tekanan di port out put sama dg di port T.2. Ketika control lever miring sedikit, cam (1) ikut miring dan menekan pusher (2) ke bawah. Kemudian, pusher (2) menekan spring (5) melalui spring guide (3). Pada saat yg sama, tekanan oli di port output sama dg di port T, spool (6) bergerak ke bawah sampai hole (7) terhubung ke port P.

1. Cam3. Spring guide5. Returning spring7. Hole2. Pusher4. Balance spring6. Spool

Gambar 7. Pilot valve saat posisi netral

Variable stroke1. Ketika control lever terus dimiringkan untuk menggerkaan pusher (2) lebih ke bawah, hole (7) pada spool (6) terhubung ke port P, sehingga tekanan oli dari port P mengalir ke output port.2. Tekanan oli pada output port menekan pada bagian bawah spool (6) sehingga terdorong ke atas.3. Bagaimanapun, spool (6) yg bergerak ke atas akan diseimbangka oleh spring (4). Kemudian, ketika spool (6) sudah tidak ke atas, maka tekanan pada out put port akan bertambah.4. Karena tekanan oli di output port naik, maka gaya yg mendorong spool (6) ke atas jg naik. Gaya ini menekan balance spring (4), balance spring (4) tertekan sehingga spool (6) bergerak ke atas.5. Saat spool (6) bergerak ke atas, hole (7) tertutup, sehingga tekanan oli dari port P berhenti mengalir ke output port.6. Ketika spool (6) bergerak ke bawah, balance spring (4) tertekan. Tekanan oli di output port sama dg tekanan pada bagian baah spool (6) posisinya diseimbangkan oleh tekanan pegas.

Gambar 8. Pilot valve saat posisi variable stroke

Full stroke1. Ketika control lever pada posisi ful stroke, pusher (2) bergerak ke bawah sampai pusher (2) menyentuh sambungan casing.2. Pada saat itu, bagian bawah pusher (2) langsung menekan spool (6). Oleh karena itu, tekanan oli pada output port bertambah karena hole (7) pada spool (6) selalu terbuka.Catatan: total lever stroke untuk control lever fornt attachment dan swing tergantung ukuran stroke (E) dari pusher (2). Sedangkan untuk control lever pada travel ditentukan ukuran stroke (E) dari cam (E).

Gambar 9. Pilot valve saat posisi full stroke

2) Pilot Shut-Off ValvePilot shut-off valve adalah switch yang dioperasikan secara manual. Spool dalam pilot shut-off pilot valve bekerja dengan cara berotasi untuk posisi on dan off-nya. Posisi on dan off adalah aliran yang menuju ke pilot valve.

Posisi LOCK. Tekanan oli dari pilot pump tidak dialirkan ke pilot valve, tetapi diarahkan ke signal control valve. Ketika control lever dioperasikan, maka pilot valve tidak akan bekerja.Posisi UNLOCKPilot shut-off valve dalam posisi On. Tekanan oli dari pilot pump mengalir ke pilot valve. Ketika control lever dioperasikan, pilot valve akan bekerja.

a. Posisi LOCKb. Posisi UNLOCKGambar 10. Pilot Shut-off valve

3) Signal Control ValveSignal control valve terletak antara pilot valve dan control valve dan berfungsin untuk mengontrol tekanan yang digunakan untuk mengatur pompa dan berbagai jenis valve.Bagian utama dari signal control valve adalah, shuttle valve, shockless valve, pump1 flow rate control valve, pump2 flow rate control valve, flow combiner valve control spool, bucket flow rate control valve cantrol spool, swing parking brake release spool dan arm flow rate control valve control spool.

Gambar 11. Signal control valve

Pilot Port

Gambar 12. Signal control valve sisi pilot valveSisi ke pilot valvePort nameConnecting toNote

Port ARight pilot valveBoom raide pilot pressure

Port BRight pilot valveBoom lower pilot pressure

Port CLeft pilot valveArm roll-out pilot pressure

Port DLeft pilot valveArm roll-in pilot pressure

Port ELeft pilot valveLeft swing pilot pressure

Port FLeft pilot valveRight swing pilot pressure

Port GRight pilot valveBuccket roll-in pilot pressure

Port HRight pilot valveBuccket roll-out pilot pressure

Port ITravel pilot valveLeft travel forward piloy pressure

Port JTravel pilot valveLeft travel reverse piloy pressure

Port KTravel pilot vavleRight travel forward piloy pressure

Port LTravel pilot valveRight travel reverse piloy pressure

Port MAuxiliary pilot valveAuxiliary open pilot pressure

Port NAuxiliary pilot valveAuxiliary close pilot pressure

Port SAPump 1 regulatorPump 1 control pressure

Port SBPump 2 regulatorPump 2 control pressure

Port PIPilot shut-off valvePrimary pilot pressure

Port PHPilot shut-off valvePrimary pilot pressure

Port SHSwing parking brakeBrake release pressure

Port DFHydraulic oil tankReturning to hydraulic tank

Gambar 13. Signal control valve sisi control valve

Sisi ke control valvePort nameConnecting toNote

Port 1Control ValveBoom raide pilot pressure

Port 2Control ValveBoom lower pilot pressure

Port 3Control ValveArm roll-out pilot pressure

Port 4Control ValveArm roll-in pilot pressure

Port 5Control ValveLeft swing pilot pressure

Port 6Control ValveRight swing pilot pressure

Port 7Control ValveBuccket roll-in pilot pressure

Port 8Control ValveBuccket roll-out pilot pressure

Port 9Control ValveLeft travel forward piloy pressure

Port 10Control ValveLeft travel reverse piloy pressure

Port 11Control ValveRight travel forward piloy pressure

Port 12Control ValveRight travel reverse piloy pressure

Port 13Control ValveAuxiliary open pilot pressure

Port 14Control ValveAuxiliary close pilot pressure

Port SEControl ValveArm floe rate control valve control pressure

Port SMHydraulic oil tankReturning to hydraulic oil tank

Port SN-Plug

Port SPHydraulic oil tankReturning to hydraulic oil tank

Port SLControl ValveFlow combiner valve control pressure

Port SKControl ValveReturning to hydraulic tank

Shuttle valveShuttle valve memilih tekanan oli yg digunakan untuk melakukan tiap-tiap operasi dan mengarahkannya ke flow rate control valve dan atau ke spool switch valve.

Gambar 14. Skema shuttle valve Shockless valveShockless valve terletak pada sirkuit boom raise dan berfungsi selama operasi dari boom lower.Boom raise1. Tekanan oli untuk boom raise diarahkan ke port A dan mendorong spool. 2. Segera setelah itu, oli tekanan rendah mengalir ke port 1 melalui celah C antara spool dan housing, dan inner pasaage2.3. Pegas A lebih lemah daripada spring B. Oleh karena itu, ketika tekanan pilot bertambah, spool bergerak ke kiri.4. Saat spool bergerak ke kanan, port A terhubung ke port 1, meningkatkan tekanan di port 1 sehingga spool di control valve bergerak.Boom lower1. Ketika boom diturunkan (lower), return oli dari spool boom raise di control valve diarahkan ke port 1.2. Spool menutup saluran oli antara port 1 dan port A, return oli tidak dapat mengalir langsung ke port A.3. Port 1 terhubung ke spring A melalui passage 1 dan oil chamber melalui inner passage 2.4. Tekanan oli pada oil chamber mengalir keluar dari celah C antara spool dan housing, mengurangi tekanan di oil chamber. Kemudian, spool bergerak ke kanan oleh tekanan di spring A. Maka, celah C antara spool dan housing tertutup, menutup aliran oli.5. Ketika celah C tertutup, tekanan di chamber oil naik, menggerakkan spool ke kiri. Sehingga celah C terbuka lagi, mengalirkan oli ke port A.6. Saat langkah ke 4 dan 5 berulang, tekanan oli secara bertahap dikembalikan ke port A sehingga spool kembali secara perlahan.

Gambar 15. Shockless vavle

Pump 1 and pump 2 flow rate control valveValve ini mengirim tekanan Pi ke regulator pompa dalam merespon tekanan dari pilot valve.1. Tekanan oli dari pilot valve diarahkan ke sisi spring chamber setelah melalui shuttle valve.2. Kemudian, spool bergerak ke kanan, menyebabkan tekanan pilot primary mengalir ke port SA atau SB.3. Oleh karena itu, tekanan pd port SA atau SB meningkat.4. Tekanan oli pada port SA atau SB mendorong ujung kanan dari spool. Jadi, spool bergerak kembali ke kiri sampai gaya tekanan di port SA atau SB seimbang dengan gaya tekanan pilot di spring chamber sehingga tekanan di port SA atau SB berhenti naik.

Gambar 16. Pump flow rate control valve

4) RegulatorRegulator mengatur flow rate dari pompa atas respon dari berbagai perintah tekanan sinyal sehingga daya untuk memutar pompa tidak melebihi daya engine. Bagian utama dari regulator adalah spring (1), sleeve A (2), sleeve B (7), spool A (3), spool B (6), piston (4), load piston (5), inner spring (8) dan outer spring (9). Sesuai variasi tekanan perintah, regulator membuka dan menutup sirkuit ke servo piston (10), kemiringan dari cylinder block (11) berubah dan flow rate pompa terkontrol.

Gambar 17. Skema dari regulatorBeberapa Control pada regulator Control by pump control pressureKetika control lever dioperasikan, valve pengontrol flow rate pompa pada signal control valve mengatur pump control pressure (Pi) yg merupakan respon dari gerakan lever. Ketika regulator menerima tekanan Pi, regulator mengontrol flow rate dari pompa sesuai tekanan Pi. Ketika control lever dioperasikan, Pi bertambah dan regulator menaikkan flow rate dari pompa. Ketika control lever kembali ke posisi normal, Pi berkurang dan regulator menurunkan flow rate dari pompa.

Control by own or opponent pump delivery pressureRegulator menerima tekanan delivery pump Pd1 dan Pd2. Jika tekanan dari kedua pompa bertambah melebihi garis P-Q, regulator mengurangi flow rate kedua pompa dan output pompa dikembalikan ke garis P-Q. Oleh karena itu, engine terlindungi dari overload.

Control by pilot pressure from Torque Control Solenoid ValveMain controller (MC) beroperasi atas data kecepatan target engine dan kecepatan aktual engine dan keluaran berupa signal ke torque control solenoid valve. Karena dapat sinyal dari MC, torque control solenoid valve mengirimkan tekanan pilot (Pps) ke regulator untuk mengurangi flow rate dari pompa.

5) Solenoid Valve UnitFungsi dari solenoid valve unit adalah untuk mengontrol regulator pompa, control valve dan servo piston dari travel motor. Solenoid valve terdiri dari empat solenoid valve yaitu SE, SC, SI, SG.SE* : mengontrol arm flow rate terletak pada control valve.SC : mengontrol arm regenerative valve yang terletak di dalam control valve.SI : mengontrol servo piston pada motor travel (pemilihan kecepatan travel)SG : berfungsi untuk meningkatkan kekuatan pressure pada main relief valve

Gambar 18. Solenoid valve unit

Proportional Solenoid ValvePada penerimaan sinyal arus listrik dari MC, proportional solenoid valve mengeluarkan tekanan hidrolik yg sebanding dengan arus listrik. Tanpa aliran (netral)Pegas mendorong spool ke kanan, menghubungkan output port S ke port T (tangki). Dengan aliranSolenoid mendorong spool ke kiri untuk jarak yang sebanding dengan arus listrik yang mengalir ke solenoid. Pilot oli dari port P mengalir ke output port S, meningkatkan tekanan pada port S. Tekanan pada port S menekan dua dinding dari spool (lihat detail a).Karena area dari dinding berbeda, maka tekanan akan mendorong spool ke kanan. Saat tekanan pada port S bertambah, gaya dorong spool ke kanan juga bertambah. Ketika gaya ini melebihi gaya untuk mendorong spool ke kiri oleh solenoid, spool bergerak ke kanan, menutup aliran antara output port S dan port P. Akibatnya, tekanan yang naik pada port S dihentikan.

Gambar 19. Proportional solenoid valve

b. Operation control circuit Pilot valves digunakan untuk mengontrol tekanan oli dari pilot pump untuk kerja spool control valve. Signal control valve terpasang antara pilot valve dan control valve. Shockless valve (pada sirkuit boom lower) terpasang pada signal control valve berfungsi untuk meredam gerakan cepat (tiba2) dari spool di control valve. Boom electronic cushion solenoid valve terpasang antara pilot valve (kanan) dan signal control valve. Valve ini mengurangi benturan ketika boom mencapai posisi langkah penuh.

c. Pump control circuit Pump flow rate control by flow rate control pressure PiTekanan oli dari pilot valve, oleh shuttle valve dalam signal control valve diarahkan baik ke flow rate cotrol valve pompa 1 ataupun flow rate control valve pompa 2 untuk menggeser flow rate control valve. Ketika flow rate control valve pompa 1 atau pompa 2 bergeser, tekanan oli dari pilot pump diarahkan ke main pump1 atau main pump 2 sebagai flow rate control pressure Pi.Catatan: ketika boom, arm, bucket, auxiliary, travel (right) bekerja, maka flow rate control pressure Pi diarahkan ke main pum 1. Sedangkan ketika boom, arm, swing dan atau travel (left) yang bekerja, maka flow rate control pressure Pi diarahkan ke main pump 2. Torque control (speed sensing) by torque control solenoid valveSetelah tekanan oli dari pilot pump diatur oleh torque control solenoid valve, maka kemudian diarahkan ke main pump 1 atau main pump 2 sebagai speed sensing pressure.

Gambar 20. Diagram operational control circuit

Gambar 21. Diagram pump control circuit

d. Valve control circuitValve-valve yang dikontrol oleh tekanan oli dari pilot valves adalah: Boom lower pilot pressure; boom anti drift valve Arm roll-In pilot pressure; arm anti drift valve Auxiliary pilot pressure; auxiliary flow combiner valve, bypass shut-Out valve (ketika spool auxiliary digunakan) Solenoid SC: Arm regenerarive Solenoid SE : Arm Flow rate control valve Solenoid SG: Main relief valve (increasing the set pressure) Dan lain-lain

e. Swing parking brake release circuitKetika front attachment dan atau fungsi swing dioperasikan, maka tekanan oli dari pilot pump oleh shuttle valve di dalam signal control valve diarahkan untuk menggeser spool dari swing parking brake.Akibatnya, release signal pressure diarahkan ke swing motor, membuka swing parking brake.

f. Travel motor swash angle control circuitTekanan oli dari pilot pump melalui solenoid valve SI mengatur sudut dari travel motor.

Gambar 22. Valve control circuit

Gambar 23. Diagram dari swing parking brake circuit dan travel motor swash angle control circuit

2. Main Circuit Main pump (1 dan 2) mengalirkan oli hidrolik dari tangki hidrolik. Main pump 1 dan main pump 2 memberikan oli bertekanan ke 4-spool control valve, dan 5-spool control valve. Oli bertekanan diarahkan ke motor atau silinder atas respon dari operasi dari spool di control valve. Oli kembali dari motor atau silinder mengalir kembali ke tangki hidroli melalui control valve dan oil cooler. Ketika temperatur oli rendah (viskositas tinggi), maka akan sulit mengalir pada oil cooler. Sehingga dengan membuka bypass check valve, oli hidrolik akan mengalir ke tangki hidrolik tanpa melalui oil cooler.

Gambar 24. Sirkuit Diagram dari Main circuit hydraulic

a. Komponen Valve pada main circuit1) Check Valve

Gambar 25. Aplikasi check valve

Pada gambar di atas, terdapat satu rangkaian sistem hidrolik dengan beberapa check valve yang terpasang di jalur yang berbeda dan tentunya memiliki fungsi yang berbeda juga. Check valve 1 terpasang di pump delivery line dan biasa dikenal sebagai load/lift check valve. Load check valve umumnya terpasang pada sirkuit cylinder. Fungsi utama dari load check valve ini sendiri adalah sebagai penahan tekanan balik atau pump protect manakala terjadi beban kejut akibat benturan pada cylinder. Saat terjadi benturan, maka akan terjadi tekanan tinggi secara tiba-tiba. Tekanan tersebut akan diteruskan ke segala arah, termasuk menuju ke pompa. Dengan adanya load check valve ini, maka tekanan yang menuju pompa akan tertahan di check valve, sehinga pompa akan terhindar dari kerusakan. Fungsi ke dua dari load check valve adalah untuk menahan tekanan balik saat posisi attachement menggantung. Sebagai contoh, saat boom raise dan lever boom dilepas, maka tekanan di sisi bottom cylinder boom akan ditahan oleh spool. Apabila terdapat kebocoran pada spool, maka bisa saja tekanan tersebut akan menuju ke tangki melalui spool. Dengan adanya load check valve tersebut, maka load check valve lah yang akan menahan tekanan tersebut.Check valve 2 bekerja bersama-sama dengan orifice dan dikenal dengan nama Slow return valve. Aktualnya, valve ini adalah sebuah check valve, dengan sebuah lubang (orifice) di badannya. Orifice tersebut bisa fixed, tetapi ada juga yang variable. Pada gambar, saat cylinder retract, maka aliran oli dari control valve akan menuju cylinder rod side melalui check valve. Dengan kata lain aliran oli yang menuju cylinder tidak dihambat. Saat cylinder extend, oli dari cylinder rod side yang menuju ke control valve tidak bisa melewati check valve, sehingga oli tersebut akan melewati orifice. Hal ini mengakibatkan aliran oli tersebut dihambat, sehingga gerakan cylinder pun terkontrol. Umumnya Slow return valve ini letaknya menempel di cylinder, bukan di control valve.Check valve 3 dikenal dengan nama make up atau anti cavitation valve. Valve ini biasanya dipasangkan dengan sebuah relief valve. Pada unit kecil relief valve dan make up valve ini menjadi satu komponen yang tak terpisahkan, sedang pada unit besar biasanya antara relief valve dan make up valve ini terbagi menjadi dua komponen yang terpisah, kendati bekerjanya tetap saling berkaitan. Fungsi valve ini adalah untuk mengalirkan oli dari tangki menuju ke sistem saat terjadi kevakuman, untuk mencegah terjadinya kavitasi di dalam system hidrolik. Saat actuator bergerak akibat external force, maka pada satu sisi akan timbul tekanan yang sangat tinggi, dan di sisi satunya akan terjadi vakum karena aliran oli dari pompa telah berhenti. Pada sisi bertekanan tinggi, oli akan dibuang ke tangki melalui relief valve. Dan pada sisi yang vakum, oli akan dialirkan dari tangki untuk mengisi kevakuman tersebut melalui make up valve.

2) Flow combiner valve Ketika kerja kombinasi dari front attachment dan travel, spool dari combiner control valve yang berada di signal control valve bergeser. Ketika spool dari combiner flow control bergeser, tekanan oli dari main pump1 mengalir ke spool dari travel kiri. Oleh karena itu, tekanan oli dari main pump1 diarahkan ke spool travel kanan dan kiri. Kemudian, tekanan oli dari main pump2 diarahkan ke front attachmen dan swing. Akibatnya, ketika kerja kombinasi dari travel, front attachment dan swing, unit dapat berjalan lurus.

Gambar 26. Flow combiner valve

Gambar 27. Aplikasi flow combiner valve

3) Main relief valveMain relief valve mencegah tekanan pada sirkuit utama dari kenaikan tekanan yang melebihi set-pressure, selama aktuator (motor dan silinder hidrolik) bekerja. Sehingga kebocoran oli pada sambungan hose dan pipa serta kerusakan dari aktuator dapat dicegah.Cara kerja: Tekanan dalam port HP (main circuit) pilot poppet melalui orifice A pada main poppet, dan orifice B pada dudukan.Ketika tekanan pada port HP naik melebihi tekanan dari pegas B, pilot poppet akan membuka, sehingga oli akan mengalir ke port LP (tangki hidrolik) melalui saluran dan celah di sekitar sleeve.Pada saat itu, perbedaan tekanan terjadi antara port HP dengan spring chamber.Jika perbedaan tekanan bertambah melebihi tekanan spring A, main poppet membuka sehingga oli dari port HP mengalir ke port LP (tangki).

Menambah set-pressurePilot pressure dari katup solenoid (SG) diarahkan ke port SG, piston akan menekan spring B. Sehingga kekuatan spring B akan bertambah. Oleh karena itu, tekanan yg diperlukan untuk membuka pilot poppet naik, atau set-pressure dari relief valve naik.

Gambar 28. Main relief valve

4) Overload relief valveOverload relief valve terletak di boom, arm, bucket. Overload relief valve mencegah tiap sirkuit aktuator dari kenaikan tekanan berlebihan ketika aktuator bergerak karena terkena beban luar. Selain itu, ketika tekanan sirkuit aktuator dikurangi, aliran oli hidrolik dari tangki untuk mencegah terjadinya kavitasi (fungsi dari make up).Relief operation Tekanan dalam port HP (sirkuit aktuator) mendorong pilot poppet melalui sebuah orifice dalam piston. Ketika tekanan di port HP bertambah melebihi tekanan dari pegas B, pilot poppet akan terdorong dan tekanan oli akan mengalir ke port LP (tangki) melalui saluran A dan celah sekitar sleeve. Pada saat itu, perbedaan tekanan terjadi antara port HP dan spring chamber dikarenakan orifice. Jika perbedaan tekanan ini bertambah melebihi tekanan pegas A, main poppet membuka sehingga di port HP mengalir ke port LP. Dengan demikian, tekanan sirkuit aktuator berkurang. Ketika tekanan sudah berkurang sampai ke tekanan yg diperbolehkan, piston dan main poppet menutup oleh spring A.

Gambar 29. Overload relief valve saat relief

Make-Up Operation Ketika tekanan di port HP (sirkuit aktuator) berkurang sampai lebih rendah drpd port LP (tangki), sleeve bergerak ke kanan. Oli hidrolik mengalir ke port HP dari port LP dan kavitasi dapat dicegah. Ketika tekanan dalam port HP sudah tinggi, sleeve tertutup oleh gaya spring C.

Gambar 30. Overload relief valve saat make-up

5) Regenerative valveRegenerative valve terdapat pada sirkuit boom lower, arm roll-in, dan bucket roll-in. Regenerative valve menambah kecepatan silinder dan menambah controllability.Cara kerjaBoom regenerative valve dan baucket regenerative valve Ketika bucket roll-in, return oil dari sisi rod silinder masuk lubang di spool dan melalui check valve. Pada saat itu, jika tekanan pada silinder sisi bottom lebih rendah drpd sisi rod, check valve terbuka. Kemudian, return oil pada silinder sisi rod mengalir kedalam sisi bottom bersama dengan oli yg dari pompa, sehingga kecepatan silinder bertambah. Ketika silinder sdh bergerak penuh, tekanan pada silinder sisi bottom lebih tinggi drpd sisi rod. Oleh karena itu, check valve tertutup dan proses regenerative berhenti. Gambar 31. Proses regenerative

Arm regenerative valveSaat normal Selama operasi dari arm roll-in normal, return oil dari silinder sisi rod mengalir ke chamber B melalui notch (C) pada spool arm1. Return oil dibagi dari chamber B. Satu mengalir ke tangki melalui notch (A) pada spool arm1. Yang lain mengalir ke tangki melalui hole (orifice) pada spool dari arm regenerative valve. Saat tekanan pada silinder di sisi bottom lebih besar drpd tekanan di sisi rod, check valve tetap tertutup. Akibatnya, tekanan oli pada silinder di sisi rod tidak mengalir ke silinder sisi bottom, proses regenerative tidak terjadi.Saat regenerative Ketika solenoid valve (SC) diaktifkan oleh sinyal dari main controller, pilot pressure menggeser spool pada arm regenerative valve. Tekanan oli dari chamber B (sisi rod) tertutup oleh spool dari arm regenerative valve. Tekanan oli yg mengalir ke tangki dari chamber hanya melalui notch (A) pada spool arm1, tekanan di chamber B bertambah. Tekanan pada silinder di sisi rod menjadi lebih besar dari pada sisi bottom. Akibatnya, tekanan pada sisi rod membuka check valve, dikombinasikan dengan tekanan oli dari main pump2 bersama-sama dan mengalir ke silinder pada sisi bottom. Proses regenerative terjadi dengan cara di atas dan menambah kecepatan silinder.

Gambar 31. Arm regenerative valve

Gambar 32. Proses regenerative

6) Anti-Drift valveAnti drift valve terpasang sirkuit dari silinder boom pada sisi bottom, dan silinder arm pada sisi digunakan untuk mencegah silinder mengalami drift.Holding operation Ketika control lever pd posisi netral, switch valve pada anti drift valve tidak bergeser. Tekanan pada boom silinder sisi bottom (arm pd sisi rod) lewat melalui switch valve dan mendorong check valve pd anti drift valve. Akibatnya, karena check valve terdorong dan return circuit dari silinder ditutup, sehingga cylinder drift dapat dikurangi.Releasing operation Ketika arm roll-in atau boom lower, tekanan oli dari pilot valve mendorong piston dalam anti drift valve dan menggeser switch valve. Oli di spring chamber dari check valve mengalir kembali ke tangki melalui saluran di switch valve. Ketika tekanan di spring chamber berkurang dan tekanan oli dari silinder sisi bottom lebih besar dari pada tekanan di spring chamber dan gaya pegas, check valve bergerak ke kanan karena perbedaan luasan. Akibatnya, return oil dari boom silinder sisi bottom (arm silinder sisi rod) mengalir ke spool.Penurunan tekanan pada spring chamber dengan dikurangi oleh orifice pada swtch valve, check valve dicegah dari bergerak terlalu cepat dan benturan dikurangi waktu boom lower.

Gambar 33. Proses anti-drift

Gambar 34. Anti-drift valve

7) Flow Rate Control ValveFlow rate control valve terdapat pada sirkuit boom, arm, bucket dan auxiliary, membatasi oli pada sirkuit selama kerja kombinasi dan memberikan prioritas ke aktuator yg lain.Flow rate control valve dioperasikan selama kerja kombinasi ditunjukkan di bawah ini.Flow control valveCombined operation

BoomBoom lower (operasi dg front attachment di atas tanah (tekanan tinggi pada sisi bottom))

Arm1Swing dan Arm Roll-In

Arm2Swing, Boom Raise dan Arm Roll-In

BucketBoom Raise dan Arm Roll_in

AuxiliaryFront attachment dan Auxiliary

Arm Flow Rate Control ValveNormal operation Tekanan oli dari pump2 mendorong check valve pada poppet valve. Dengan switch valve yang biasanya terbuka, tekanan oli dari pump2 membuka check valve mengalir ke spool arm1. Jika beban pada aktuator tinggi, poppet valve terbuka dan tekanan oli dari pump2 mengalir ke spool arm1. Oleh karena itu, aliran yang mengalir melalui spool arm1 naik dan kecepatam arm naik.

Gambar 35. Arm flow rate operation (saat normal)

Flow rate control operation Switch valve dalam flow rate valve dari arm1 bergeser oleh tekanan pilot dari spool flow rate dari arm1 pada signal control valve. Maka dari itu, tekanan balik dalam poppet valve bertambah dan gaya untuk menutup poppet valve muncul. Akibatnya, poppet valve membatasi aliran ke spool arm1 dan tekananoli disuplai ke sisi swing yang tekanan bebannya lebih tinggi.

Gambar 36. Arm flow rate operation (saat kerja)

(a)

(b)

(c)Gambar 37. Arm flow rate control valve

8) Digging Regenerative ValveDigging regenerative valve terletak pada return circuit dari boom lower dan berfungsi selama kerja kombinasi dari boom raise dan arm roll-inKetika digging regenerative valve bergeser, tekanan oli dari silinder boom sisi rod (return side) melalui digging regenerative valve dikombinasikan dengan tekanan oli dari pump2 dan mengalir ke spool arm1. Oleh karena itu, kecepatan dari arm roll-in bertambah.Cara kerja: Ketika solenoid valve unit SF dapat sinyal dari MC, tekanan oli dari pilot pump mengalir ke port SF melalui solenoid valve (SF). Tekanan oli dari port SF mendorong ujung spool melalui inner passage. Spool bergerak ke bawah oleh tekanan dari pegas. Oleh karena itu, tekanan oli dari silinder boom pada sisi rod (return side) membuka check valve, dikombinasikan dengan tekanan oli dari pump2 dan mengalir ke spool arm1. Akibatnya, aliran ke silinder arm bertambah, kecepatan arm roll-in juga bertambah.

Gambar 38. Digging Regenerative Valve

Gambar 39. Sirkuit diggingregenerativeb. Neutral circuitKetika kontrol lever dalam posisi netral, tekanan oli dari main pump lewat melalui control valve dan kembali ke tangki hidrolik.

Gambar 40. Sirkuit Netral

c. Single operation circuitTekanan oli dari main pump 1 diarahkan ke 4-spool control valve dan kemudian diarahkan ke tiap spool yaitu, travel (kanan), bucket, boom 1, dan arm 2.Tekanan oli dari main pump 2 diarahkan ke 5-spool control valve dan kemudian diarahkan ke tiap spool, yaitu : swing, arm1, boom 2 dan travel (kiri).Boom dan arm digerakkan oleh tekanan oli dari ke-2 main pump. Tekanan oli dari tiap main pump dikombinasi dan dialirkan secara bersama-sama.

d. Combined operation circuit Swing and boom raise operation Ketika boom naik (raise) sambil swing, tekanan oli dari pilot menggeser/menggerakkan spool swing, boom1 dan boom2. Tekanan oli dari main pump 1 mengalir ke silinder boom melalui sirkuit paralel dan spool boom 1, untuk boom naik. Tekanan oli dari main pump 2 mengalir ke motor swing melalui spool dari swing. Pada saat yang sama, tekanan oli dari main pump 2 mengalir melalui sirkuit paralel dan setelah dikombinasikan dengan aliran dari main pump 1, mengalir ke boom cylinder, menaikkan boom bersama-sama dengan tekanan oli dari main pump 1.

Gambar 41. Combined operation circuit (swing & boom raise)

Travel and arm Roll-In Operation Ketika arm bergerak roll-in dibarengi dengan traveling, tekanan oli dari pilot pump menggerakkan spool dari travel, arm1 dan arm2. Pada saat yang sama, tekanan oli dari pilot pump pada travel kanan menggerakkan spool dari flow combiner valve yang terdapat pada signal control valve. Tekanan oli dari spool flow combiner valve kontrol diarahkan ke flow combiner valve, kemudian menggerakkan flow combiner valve. Tekanan oli dari main pump1 menggerakkan motor travel kanan melalui spool travel kanan. Pada saat yang sama, tekanan oli dari main pump1 lewat melalui flow combiner valve dan spool travel kiri dan menggerakkan motor travel kiri. Tekanan oli dari main pump2 mengalir ke arm cylinder melalui spool arm1, menggerakkan arm. Akibatnya, tekanan oli dari main pump2 digunakan hanya untuk kerja arm. Tekanan oli dari main pump1 sama saja diarahkan ke motor travel kanan dan motor travel kiri, sehingga unit dapat berjalan lurus.

Gambar 42. Combined operation circuit (Travel and arm Roll-In)

Auxiliary circuit Ketika front attachment semisal hydraulic breaker digunakan, tekanan oli dari hydraulic breaker pilot valve diarahkan ke auxiliary flow combiner valve dan bypass shut-out valve. Oleh karena itu, netral circuit pada 4-spool control valve ditutup sehingga oli dari main pump1 diarahkan ke spool auxiliary melalui auxiliary flow combiner valve.

Gambar 43. Auxiliary circuitIII. SISTEM KONTROL DALAM HIDROLIK EXCAVATOR

Main controller (MC) digunakan untuk mengontrol operasional dari excavator. Sinyal elektronik dari engine control dial, berbagai sensor dan switches dikirim ke Main Controller. Setelah memproses sinyal yang diterima dalam logic circuit, MC mengirim sinyal kontrol ke solenoid valve, dan sirkuit kontrol yg lain untuk mengatur engine, motor dan valve-valve.

Gambar 44. Input dan output sinyal pada Main Controller

1. Pump controlPump control system mempunyai fungsi untuk: Speed sensing control Pump 1 flow rate limit control Pump 2 flow rate limit control

Lay out dari pump control system

Gambar 45. Lay out dari sistem kontrol pompa

a. Speed sensing controlFungsi : mengontrol flow rate pompa yang merupakan respon dari perubahan kecepatan engine yang bervariasi akibat beban, sehingga output engine dapat dimanfaatkan secara efisien.

Cara kerja: Target kecepatan engine diatur oleh engine control dial. MC menghitung perbedaan kecepatan antara kecepatan target dan kecepatan aktual yang dimonitor oleh N sensor. Kemudian, MC mengirim sinyal ke torque control solenoid valve. Torque control solenoid valve memberikan tekanan oli dari pilot pump sebagai respon ketika ada sinyal yang diterima dari MC, ke regulator pompa untuk mengontrol flow rate pompa. Jika beban engine bertambah dan kecepatan aktual engine lebih rendah dari kecepatan target, sudut dari pompa akan dikurangi sehingga flow rate pompa juga akan berkurang. Sehingga beban engine berkurang, mencegah engine stall. Jika kecepatan aktual engine lebih cepat dari kecepatan target, sudut pompa akan bertambah sehingga flow rate pompa akan bertambah, dan output engine dapat digunakan secara efisien.

Gambar 46. Lay out speed sensing control

b. Pump 1 flow rate limit control (pada unit dg sensor auxiliary)Fungsi: Membatasi flow rate dari main pump1, ketika front attachment (terutama vibrating hamer) digunakan.Cara kerja: Ketika fornt attachment digunakan, MC menerima sinyal dari sensor tekanan auxiliary. Maka MC menggerakkan maximum flow rate limit solenoid valve dari main pump1 untuk mengurangi maximum pump flow rate.

Gambar 47. Lay out Pump flow rate control2. Valve controlSistem valve control berfungsi untuk Power digging control Auto power lift control Arm flow rate control Arm regenerative control Travel motor swash angle control Auxiliary flow rate control

Gambar 48. Lay out dari valve control systema. Power digging controlFungsi : menambah daya digging secara temporari dengan menambah tekanan relief.Cara kerja: Maksimum 8 detik setelah switch untuk power digging dihidupkan, MC secara kontinu akan mengaktifkan solenoid valve (SG) yang mengalirkan oli dari pilot pump ke main relief valve, menaikkan relief set-pressure.

Gambar 49. Power digging controlb. Auto Power Lift ControlFungsi : Menambah tekanan oli saat menaikkan boom.Cara kerja: MC mengaktifkan solenoid valve (SG) ketika menerima sinyal dari sensor tekanan (boom naik) dan sensor tekanan main pump1. Solenoid valve (SG) mengirim oli ke relief valve, menambah set-pressure dari relief valve.Syarat: Sensor tekanan boom naik : ada sinyalSensor tekanan pompa 1 : tekanan tinggiSensor tekanan arm roll-in : nol (control lever dalam posisi netral)

Gambar 50. Auto power lift controlc. Arm Flow Rate ControlFungsi : memberikan prioritas tekanan oli dari main pump2 mengalir ke spool swing motor daripada ke ke spool arm1 untuk memastikan tenaga swing. Cara kerja: MC mengaktifkan solenoid valve (SE) ketika menerima sinyal dari sensor tekanan main pump2 dan sensor tekanan swing & sensor tekanan arm. Solenoid valve (SE) mengirimkan pilot pressure oil ke arm flow rate control sehingga saluran parallel ke spool arm1 dipersempit (restricted). Dengan demikian, spool untuk swing diprioritaskan, memastikan tenaga swing, mencegah upperstructure berputar karena gaya reaksi saat arm roll in.Syarat:Sensor tekanan main pump2 : tekanan tinggiSensor tekanan Swing : harus ada sensorSensor tekanan arm : mengeluarkan sinyal

Gambar 51. Arm flow rate control

d. Arm regenerative controlFungsi: mengakselerasi kecepatan arm roll-in ketika arm sedang roll inCara kerja: MC mengaktifkan solenoid (SC) sehingga solenoid valve mengirimkan pilot pressure untuk menggerakkan arm regenerative valve ketika ada sinyal dari sensor tekanan main pump2, sensor tekanan swing, sensor tekanan arm roll-in, sensor tekanan boom naik. Saat arm regenerative valve bergeser, aliran oli dari arm silinder pada sisi rod yg menuju ke tangki hidrolik ditutup. Kemudian oli tersebut dikombinasikan dengan oli dari pompa dan diarahkan ke silinder arm pada sisi bottom untuk menambah kecepatan silinder arm ketika roll-in.Syarat :Sensor tekanan main pump2 : low pressureSensor tekanan Arm roll in : high outputSensor tekanan Swing atau boom : outputing signal.

Gambar 52. Arm regenerative control

e. Travel Motor Swash Angle ControlFungsi : Mengontrol mode travelCara kerja: ketika switch mode travel dalam posisi SLOW, sudut dari swash plate dalam posisi maksimum sehingga kecepatan travel adalah lambat.Ketika MC menerima sinyal dari sensor tekanan travel, sensor tekanan main pump1 dan sensor tekanan main pum2 untuk mode kecepatan FAST, MC mengaktifkan solenoid (SI). Kemudian solenoid (SI) mengirimkan pilot pressure ke pengatur sudut (Swash plate), mengurangi sudut swash angel ke minimum sehingga kecepatan travel bertambah.Syarat:Sensor tekanan travel : ONSensor tekanan front attachment : OFFSensor tekanan main pump 1 dan 2 : tekanan rendahSensor control tekanan main pump1 dan 2 : tekanan tinggi

Gambar 53. Travel motor swash angle control

f. Auxiliary Flow Rate Control (hanya pada unit dg sensor tekanan auxiliary dan solenoid untuk flow rate auxiliary)Fungsi : menyempitkan oli yang ke spool auxiliary ketika kerja kombinasi swing, boom raise, dan arm roll in saat menggerakkan front attachment menggunakan spool auxiliaryagar saat kerja kombinasi dapat terkontrol dg baik.Cara kerja: MC mengaktifkan solenoid dari auxiliary flow rate, sehingga spool auxiliary dikecilkan alirannya.Syarat: Sensor Tekanan auxiliary : ONSwing, boom, raise, sensor tekanan arm roll-in : ON

Gambar 54. Auxiliary flow rate control

OPEN CENTER VALVES WITH SERIES CONNECTIONNote: Oil displaced from rod end of cylinder is available to the #2 valve*If Valve # 2 is activated, will the cylinder move?Will Valve #2 have more, less, or the same pressure as valve #1?#1#2#355As we retract cylinder 1, oil from the head end of cylinder 1 will flow through valve 2 to retract cylinder 2. Both cylinders would retract together. That is, at least, until cylinder 1 or cylinder 2 reaches the end of its stroke.

What would happen to flow to the number 2 circuit after cylinder 1 is fully extended? It would all be taking the path of least resistance, which is over the relief valve! So, would the second circuit receive any flow for operation? The second circuit would not receive any flow!

If the number 2 cylinder were to reach the end of its stroke first, the increase in resistance would also cause the relief valve to open and cylinder 1 would stop as well.

As we can see, there are limitations to open centered systems because the connection between circuits will be series. Lets take a look at some system modifications that will provide more functionality of open centered systems.

OPEN CENTER VALVES WITH SERIES/PARALLEL CONNECTIONWhen any valve is operated, the return is closed and oil is available to all valves through the parallel line.Neutral ReturnParallel Line#1#2#366Notice, that when valve 1 is put into the extend position, return oil from the first cylinder is routed directly to sump. At the same time, the series connection is blocked, but a separate connection is made to all three valves in a parallel connection. The other two valves block the passages from this parallel connection when they are in neutral.

In neutral the oil passes through the valves in series and returns to the reservoir.OPEN CENTER VALVES WITH SERIES CONNECTION33Here we see open centered valves in a series connection. In the neutral position * hydraulic oil is provided to all three Directional Control valves and returns to the reservoir. Lets view what occurs when we retract a cylinder, next.

Reminder: In neutral, the oil passes through the valves in series and returns to the reservoir.

OPEN CENTER VALVES WITH SERIES CONNECTIONWhen the valve is operated, the returnis closed.Note: Oil displaced from rod end of cylinder is available to the #2 & #3 valve*If Valve # 2 is activated, will the cylinder move?#1#2#344Here we see the valve 1 moved to the retract position so oil is flowing to the rod end of the cylinder. * The oil in the head end of the cylinder flows through the other two valves and back to the reservoir. What would happen if we opened valve 2?