teori tentang Pneumatik dan hydrolik

8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik

1/21

PNEUMATIK

1. PRINSIP DASAR PNEUMATIK

Sistem pneumatik prinsip kerjanya tergantung pada kompresi udara. Piranti

yang digunakan pada sistem ini berdasarkan hukum fisika dasar. Pengaturan pada

sistem pneumatik dilakukan padengan mengatur tekanan udara dan arah aliran

udara, yang diatur dengan valve. Sebagai contoh bahwa pneumatik normalnya

dioperasikan pada tekanan kurang dari 220 psi. Prinsip ini akan berbeda dalam sistem

hidraulik. Dalam hidraulik berdasarkan hukum pascal. adi intake pompa akan

memindahkan! menggerakkan minyak dalam sistem yang berasal dalam tangki atau

resevoir. ika pompa digerakkan,maka minyak akan terdorong oleh gaya dari tekanan

yang terjadi maka diatur dengan menggunakan valve. "da tiga cara yang digunakan

untuk mengatur dalam sistem hidraulik, yaitu # mengatur terkanan minyak, mengatur

rate aliran minyak dan mengatur arah aliran minyak.

$.$ %"&'"()%"&'"( *+" P(+-"/'*

a. BAGIAN KERJA GARIS LURUS

ang menimbulkan adanya gerakan garis lurus pada pneumatik adalah silinder atau piston. Silinder ini ada dua jenis yaitu silinder penggerak tunggal dan silinder

penggerak ganda.

$1 Silinder penggerak tunggal

Pada silinder ini udara bertekanan yang diberikan pada silinder hanya satu arah

saja, sehingga jenis ini menghasilkan kerja hanya dalam satu arah. -ntuk

mengembalikan kedudukan torak pada posisi awalnya dengan kecepatan yang

tinggi maka dipasang pegas. Panjang langkah pegas yang dipasang kurang lebih

$0 cm. *arena gerakannya yang hanya satu arah saja, jenis ini biasanya digunakan

untuk pencekaman, pengungkit, pengepresan, pengangkatan, penggerak pemakanan

dan lainnya.

$


2/21

a1

b1

c1

&ambar 2.$ Silinder penggerak tunggal

a. silinder torak

b. silinder diapraghma

c. silinder rol diapraghma

2


3/21

Silinder penggerak tunggal meliputi silinder torak, silinder diaprghma dan silinder rol

diapraghma seperti pada gambar 2.$1. untuk mengatasi kebocoran pada silinder torak

dengan memakai bahan yang elastis yang dilekatakn pada torak yang terbuat dari logam

atau plastik. Pada silinder diapraghma maka menggunakan diapraghma yang dibuat dari

karet, plastik dan plat logam untuk mengganti fungsi torak. *onstruksi silinder rol

diapraghma serupa dengan silinder diapraghma. ika udara bertekanan diberikan ke

dalam sislinder maka diterima oleh diapraghma dan mambuka gulungan sepanjang

dinding dalm silinder dan menggerakkan batang torak ke depan. &erakan silinder rol

diapraghma kurang lebih 3 cm 4 5 cm.

21 Silinder penggerak ganda.

&aya dorong yang ditimbulkan oleh udara bertekanan akan menggerakkan torak pada

silinder penggerak ganda dalam dua arah yaitu gerakan maju dan gerakan mundur. Pada

prinsipnya panjang langkah silinder tidak terbatas, walaupun demikian tekukan dan

bengkokan dari perpanjangan torak harus diperhitungkan.

Silinder penggerak ganda meliputi # silinder dengan bantalan pelindung, silinder

penggerak ganda khusus, silinder tandem, silinder banyak posisi, silinder impact, silinder

kawat dan silinder rotari.

Pada silinder dengan bantalan pelindung, bantalan pelindung digunakan untuk

menahan adanya hentakan yang keras pada bagian ujung sehingga kerusakan pada bagian

ujung silinder dapat dicegah lihat gambar 2.21. prinsip kerja dari bantalan pelindung ini

adalah sebelum torak mencapai pada posisi akhir, tekanan udara yang mendorong torak

dikurangi maka akan terjadi perlambatan sehingga benturan yang keras dapaat dicegah.

6


4/21

&ambar 2.2 Silinder dengan bantalan pelindung

Pada silinder penggerak khusus, silinder ini mempunyai bagian batang torak yang

menonjol pada kedua sisinya. Penumpuan batang torak lebih baik karena terdapat dua

penahan dan jarak antara panahan tetap sama, sehingga beban samping terutama beban

ringan dapat digunakan. &aya yang ditimbulkan pada kedua arah gerakannya sama

karena luas penampangnya juga sama lihat gambar 2.61.

Pada silinder jenis tandem, jenis ini menggunakan dua buah silinder penggerak gandayang digabung menjadi satu kesatuan sehingga dengan pengaturan seperti ini dengan

pembebanan bersama pada kedua torak maka gaya yang diterima pada batang torak

hampir dua kali lipat lihat gambar 2.71. Silinder jenis ini biasanya digunakan untuk

penggerak yang membutuhkan daya yang besar dengan garis tengah silinder terbatas.

Pada silinder banyak posisi, pada jenis ini terdiri dari dua atau beberapa silinder

penggerak ganda dengan bagian)bagiannya saling dihubungkan. ika jenis ini mempunyai

dua silinder yang mempunyai panjang langkah yang berbeda maka mempunyai empat

posisi lihat gambar 2.31.

7


5/21

&ambar 2.6 Silinder penggerak khusus

&ambar 2.7 Silinder jenis tandem

&ambar 2.3 Silinder banyak posisi

3


6/21

Pada silinder impact pukulan1, silinder jenis ini digunakan untuk menghasilkan

energi kinetik yang cukup besar yang dapat dilakukan dengan meningkatkan besarnya

kecepatan sesuia dengan perumusan berikut #

+ 8 9 m :2

dimana # + 8 energi kinetik dalam (ewton meter atau oule

m 8 masa dalam kg

: 8 kecepatan dalam m!detik

Prinsip kerja silinder ini adalah jika ruang silinder " bertekanan, dengan

mengoperasikan sebuah katup maka panambahan tekanan pada % dapat terjadi dan

ruangan " sebagai pengeluaran, jika gaya penampang ; lebih besar dari gaya torak pada

ruangan " maka torak akan bergerak menuju < dan seluruh permukaan torak dibuka dan

gayanya akan bertambah besar. Dengan demikian udara dapat mengalir dengan cepat dari

ruangan % melalui penampang lintang yang besar dan torak dapat diajukan dengan cepat

lihat gambar 2.=1.

&ambar 2.= Silinder impact

=


7/21

Pada silinder kawat maka pada silindernya ditempel dengan kawat pada masing)

masing toraknya lihat gambar 2.>1. Silinder jenis ini biasanya digunakan untuk

menjalankan pintu sehingga menghaslkan langkah yang panjang.

Pada silinder rotari mempunyai profil gigi sehingga gerakan linier diubah menjadi

gerakan rotari. Pada umumnya batas putarannya meliputi 73?, @0?,$50?, dan 2>0?.

/enaga putarannya tergantung pada tekanan, luas penampang torak dan perbandingan

jarak. Silinder jenis ini biasanya digunakan untuk memutar benda)benda kerja untuk

membengkokan pipa logam, pengatur jaringan pendingin udara penggerak katup luncur

dan lain)lain.

&ambar 2.> Silinder kawat

2.2 P+(+(/-"( -*-"( S'A'(D+

Baktor yang menentukan besarnya ukuran silinder ditentukan oleh besarnya gaya

yang diterima oleh silinder dan panjang langkah yang harus dilakukan oleh silinder untuk

memindahkan beban. -ntuk menentukan ukuran silinder dapat menggunakan grafik pada

gambar 2.5.

&rafik tersebut diperoleh dari perhitungan sebagai berikut #

C.d2B 8 p )

7

dimana # B 8 gaya torak efektif (ewton1

p 8 tekanan kerja bar!Pa!psi1

>


8/21

d 8 garis tengah torak cm1

8 gesekan (ewton1 diambil 6 4 20 dari gaya terhitung

&aya gesek ditentukan oleh pelumasan, tekanan balik, bentuk dari seal dan sebagainya.

&aya torak efektif sangat berarti dalam perencanaan silinder. Dalam perhitungan gaya

torak efektif, hambatan gesek harus diperhitungkan. Dalam kondisi operasi normal batas

tekanan 700 4 500 kPa atau 7E5 bar.

-ntuk silinder penggerak tunggal, maka berlaku #

B 8 " . p 4 f Fr1

-ntuk silinder penggerak ganda, maka berlaku #

B 8 " . p 4 r # untuk maju

B 8 "G . p 4 r # untuk mundur

*eterangan # f 8 gaya lawan pegas

r 8 gaya gesek

" 8 luas penampang silinder tanpa batang torak

"G8 luas penampang silinder dengan batang torak

CONTOH 2.1 :

ika silinder mempunyai diameter D1 30 mm dsan diameter torak d1 $2 mm,

mempunyai gaya gesek r1 rata)rata $0 dan tekanan yang diberikan =00 kPa.

/entukan luas penampang silinder dengan dan tanpa batang torak " dan "G1 dan berapa

besarnya gaya B yang dapat dihasilkan langkah maju dan langkah mundur1.

Penyelesaian #

Auas penampang silinder tanpa batang torak #

" 8 H phi I D J8 0,>53 I 3 8 $@,=23 cm

5


9/21

Auas penampang silinder dengan batang torak

" n8 D 4 d 1 I 0,>53 823 4 $,771 8 $5,30 cm

&aya torak teoritis pada langkah maju #

B 8 " I p 8 $@,=2= I $0 m I = I $0 (!m 8 $$>>,30 (

&aya diambil r rata)rata $0 1 8 $$>,>3 (

Sehingga gaya torak efektif pada langkah maju #

B 8 " I p 4 r 8 $@,=23 I $0 m I = I $0 (!m 4 $$>,>3 ( 8 $0=0 (

&aya torak teoritis pada langkah mundur #

B 8 "G I p 8 $5,30 I $0 m I = $0 (!m 8 $$$0 (

&aya gesek diambil r rata)rata $0 1 8 $$$(

&aya torak efektif pada langkah mundur #

B 8 "G I p 4 r 8 $5,3 I $0 m I = I $0 (!m 4 $$$( 8 @@@(.

a. %eban tekuk

%eban yang diberikan pada batang torak tidak boleh melebihi harga maksimum yang

diijinkan. Kal ini berhubungan dengan panjang langkah dan garis tengah batang torak.

%esarnya gaya tekuk yang diijinkan Bk1 adalah sebagai berikut #

Bk 8C . + .

A . S

*eterangan #

Bk 8 gaya teku yang diijinkan (1

+ 8 modulus elastisitas (!mm21

8 momen inersia cm 1

A 8 panjang langkah efektif cm1 8 2I panjang langkah

S 8 angka keamanan diambil 31

@


10/21

b. Panjang langkah

Panjang langkah silinder pneumatik tidak boleh melebihi dari 2000 mm. Dengan

diameter silinder yang besar dan langkah yang panjang, pemakaian udara yang besar

membuat peralatan pneumatik menjadi tidak hemat.

Dengan langkah yang besar, tegangan mekanik pada batang torak dan pada bearing

pemandu terlalu besar. -ntuk menghindari adanya tekukan, maka diameter batang

torak yang besar dipilih untuk panjang langkah yang besar. *emudian apabila

panjang diperbesar maka jarak antara bearing bertambah dan batang torak

diperbesar.

c. *ecepatan torak

*ecepatan torak tergantung dari tekanan udara yang berlaku, panjang pipa, luas

penampang pada bagian kontrol akhir dan bagian kerja juga aliran rata)rata yang

melalui bagian kontrol akhir. uga dipengaruhi oleh posisi akhir bantalan pelindung.

*etika terjadi gerakan dari posisi akhir bantalan pelindung, aliran melalui katup

hambat bantu thortte relief valve1, sehingga kecepatan torak dapat diturunkan.

*ecepatan torak rata)rata silinder standart sekitar 0,$ 4 $,3 m!detik. Dengan silinder

khusus impact silinder1, kecepatan dapat mencapai $0 m!detik. *ecepatan torak

dapat diatur dengan menggunakan katup.

d. Pemakaian udara

-ntuk mendapatkan informasi banyaknya pemakaian udara dalam ruangan adalah

sebagai berikut #

-ntuk silinder penggerak tunggal #

L 8 0,>53 I D I h I n

-ntuk silinder penggerak ganda #

L 8 M0,>53 I D I h F 0,>53 D ) d1 I hN n I pk


11/21

*eterangan #

L 8 volume udara setiap centimeter langkah liter1

D 8 garis tengah torak mm1

h 8 panjang langkah mm1

n 8 banyaknya langkah setiap menit

pk8 perbandingan kompresi liter!menit1

-ntuk tekanan operasi khusus, garis tengah torak tertentu dan suatu langkah tertentu

banyaknya pemakaian takanan udara dapat dihitung melalui perbandingan kompresi pk1

yaitu #

$0$,6 F tekanan pk 8 kPa1

$0$,6

CONTOH 2.2 :

Suatu silinder penggerak ganda mampunyai ukuran torak dengan garis tengah D1 30 mm

dan batang torak dengan garis tengah $2 mm serta panjang langkah $00 mm. Silinder

membuat langkah sebanyak $0 langkah dalam setiap menit. /ekanan operasi yang

digunakan adalah =00 kPa = bar!5> psi1.

/entukan volume udara yang diperlukan dalam setiap menitnya .

Penyelesaian #

Perbandingan kompresi #

$0$,6 kPa F =00 kPa pk 8 8 =,@

$0$,6 kPa


12/21

:olume udara yang diperlukan #

L 8 Mh I 0,>53 D1 F h I 0,>53 d 4 d 1Nn I pk

8 M$0 cm I 0,>53 I 23 cm 1 8 $0 cm I 0,>53 23 cm 4 $,77 cm1 $0!menit1=,@N

8 2=602,327 cm !menit

8 2=,602 dm !menit

2.3 KATUP (VALVE)

*omponen katup pneumatik dapat dibedakan menjadi 6 tiga1 kelompok katup

kontrol aliran, yaitu O

P katup kontrol arah aliran dan posisiO

P katup tekanan

P katup kontrol aliran

a. Katup kontrol aliran an po!i!i

*atup kontrol arah aliran dan posisi untuk mengontrol arah aliran yang masuk atau

keluar.

acam)macam katup kontrol arah aliran dan posisi antara lain sebagai berikut.

$. *atup kontrol arah aliran 2!2.

"

"

P

2. *atup kontrol arah aliran 6!2 posisi normal tertutup.P

"

P


13/21

6. *atup kontrol arah aliran 6!2 posisi normal terbuka.

"

P

7. *atup kontrol arah aliran 7!2.

% "

P

3. *atup kontrol arah aliran 3!2.

% "

S P

=. *atup kontrol arah aliran 3!6 posisi normal tengah tertutup.

% "

S P


14/21

Pengembangan dari berbagai kombinasi komponen, ditemukan katup kontrol arah

aliran lainnya, antara lain sebagai berikut.

$. *atup kontrol penghambat arah aliran check valve1

*atup kontrol penghambat arah aliran check valve1 berfungsi untuk menghambat

arah aliran untuk satu arah aliran.

2. *atup kontrol balik fungsi arah aliran!fungsi "/"- shuttle valve1

*atup kontrol balik fungsi arah aliran!fungsi "/"- shule valve1 berfungsi untuk

mengontrol arah aliran satu arah atau dua sumber tekanan yang masuk.

"

Q

6. *atup kontrol tekanan ganda arah aliran!fungsi "(D two pressure valve1 berfungsi

untuk mengontrol arah aliran dari dua sumber tekanan yang masuk.

"

Q

". Katup kontrol t#kanan

*atup kontrol tekanan berfungsi untuk mengontrol tekanan yang masuk atau

keluar.

acam)macam katup kontrol tekanan antara lainO

$. *atup kontrol tekanan jenis relief.

"

Q

P


15/21

2. *atup kontrol tekanan jenis non relief.

"

P

$. Katup kontrol aliran

*atup kontrol aliran berfungsi untuk mengontrol aliran kecepatan atau laju

aliran1.

acam)macam katup kontrol aliran antara lainO

$. *atup kontrol dua arah aliran

*atup kontrol dua arah aliran berfungsi untuk mengontrol aliran kecepatan atau laju

aliran1 dari dua arah aliran.

2. *atup kontrol satu arah aliran

*atup satu arah aliran berfungsi untuk mengontrol aliran kecepatan atau laju aliran1

hanya dari satu arah aliran.

6. *atup kontrol penunda waktu arah aliran.

*atup kontrol penunda waktu arah aliran berfungsi untuk mengontrol aliran kecepatan

atau laju aliran1 terhadap fungsi waktu atau menunda waktu arah aliran.

"

Q

P


16/21

#. Ma$a%&%a$a% alat p#n''#rak lain aitu *

"lat penggerak pneumatik menggunakan silender untuk gerakan translasi dan motor

udara untuk gerakan rotasi.

$. otor udara dengan putaran satu arah

2. otor udara dengan putaran dua arah

ekanisme pengontrol pada komponen pneumatik dapat dikelompokkan menjadi 2

dua1, yaitu #

$. digerakkan dengan mekanik

2. digerakkan dengan pneumatik

$. *elompok yang digerakkan dengan operasi manual mekanik adalah#

a1 operasi manual

b1 operasi tombol

c1 operasi tuas

d1 operasi pedal

e1 operasi pegas


17/21

f1 operasi rol

g1 operasi rol dan idle

2. *elompok yang digerakkan dengan pneumatik, yaitu O

a1 operasi pneumatik

b1 operasi pilot

Simbol)simbol pada komponen pneumatik, antara lainO

",%,RRR..# menyatakan garis kerja aliran udara

PRRRRR# menyatakan hubungan tekanan udara dengan kompresor

,/,RRR..# menyatakan saluran buang udara


18/21

P -nit pemeliharaan udara bertekanan

-nit udara bertekanan terdiri dari #

) penyaring udara bertekanan berfungsi untuk memisahkan partikel)partikel debu

dan kandungan uap air disalurkan ke luar

) pengatur tekanan udara berfungsi untuk mengatur tekanan kerja yang akan

digunakan relatif tetap

) pelumas udara bertekanan berfungsi untuk menyalurkan pelumas yang dikabutkan

dan dialirkan ke sistem distribusi udara dari sistem kontrolkomponen

pneumatikyang akan digunakanuntuk mencegah terjadinya korosi pada komponen

pneumatik.

2.- /NT/0 PERMASALA0AN.

Sistem kontrol terhadap silinder kerja tunggal

2.-.1 Katup kontrol ara aliran 32 !#$ara lan'!un'

a. Permasalahan

Pencekaman benda kerja, dengan kondisi selama tombol ditekan alat pencekam dalam

keadaan mencekam. ika tombol dilepas, maka alat pencekam terbuka.

b. Pemecahan permasalahan

"lat pencekam digunakan silinder kerja tunggal dan katup kontrol digunakan katup

kontrol arah aliran 6!2 posisi normal tertutup operasi tombol dan pegas.


19/21

c. "lat dan bahan

"lat dan bahan yang digunakan untuk merangkai sistem kontrol secara langsung dengan

katup kontrol arah aliran 6!2 posisi normal tertutup, antara lainO

$. silinder kerja tunggal $ buah

2. katup kontrol operasi arah aliran 6!2 posisi normal

tertutup operasi tombol dan pegas a1 $ buah

6. selang penghubung secukupnya

7. meja kerja $ buah

3. unit pemelihara udara $ buah

=. distrubusi tekanan udara $ buah

&ambar kerja

P

d. Prinsip kerja diagram rangkaian adalah sebagai berikut #

"pabila tombol pada katup kontrol arah aliran 6!2 posisi normal tertutup a1 ditekan,

maka udara bertekanan mengalir dari lubang P ke ". udara bertekanan dari " melalui

selang penghubung masuk ke ruang piston silinder kerja tunggal mendorong piston

bergerak maju!keluar dengan melawan gaya pegas.

"pabila tombol dilepas, pegas mengembalikan katup kontrol arah aliran 6!2 ke posisi

awal, maka piston bergerak mundur!masuk. -dara bertekanan keluar dari silinder kerja

tunggal melalui selang penghubung mengalir dari " ke atau ke atmosfir.


20/21

2.-.2 Katup kontrol ara aliran 32 !#$ara tiak lan'!un'.

a. Pemasalahan

Pencekaman benda kerja dengan beban besa, dengan kondisi selama tombol yang

digunakan ditekan alat pencekam dalam keadaan mencekam. ika tombol dilepas,

maka alat pencekam terbuka.

b. Pemecahan permasalahan

"lat pencekam digunakan silinder kerja tunggal. *atup kontrol yang digunakan harus

dengan ukuran yang besar, dan tidak mungkin dilakukan pengontrolan secara manual,

sehingga harus digunakan katup kontrol arah aliran 6!2 kedua posisi normal tertutup

operasi normal tertutup operasi tombol dan pegas.

c. "lat dan bahan

"lat dan bahan yang digunakan untuk merangkai sistem kontrol secara langsung

dengan katup kontrol arah aliran 6!2 posisi normal tertutup, antara lain #

$. silinder kerja tunggal $ buah

2. katup kontrol arah aliran 6!2 posisi normal

tertutup operasi tombol dan pegas a1 $ buah

6. katup kontrol arah 6!2 posisi normal

tertutup operasi pneumatik b1 $ buah

7. selang penghubung secukupnya

3. meja kerja $ buah

=. unit pemelihara udara $ buah

>. distrubusi tekanan udara $ buah

.


21/21

&ambar kerja

" b

<

a"

P

P

d. Prinsip kerja diagram rangkaian adalah sebagai berikut#

"pabila tombol pada katup kontrol arah aliran 6!2 posisi normal tertutup a1

ditekan, maka udara bertekanan mengalir dari lubang P ke " dan sinyal

dibangkaitkan pada saluran gerakan langsung pneumatik < pada katup kontrol

arah aliran 6!2 posisi normal tertutup operasi pneumatik b1.-dara bertekanan dari " melalui selang penghubung masuk ke ruang piston

silinder kerja tunggal mendorong piston bergerak maju!keluar dengan melawan

gaya pegas. *ondisi seperti diatas disebut pengontrol secara tak langsung.

"pabila tombol dilepas, pegas mengembalikan katup kontrol arah aliran 6!2 ke posisi

semula, dan memindahkan sinyal gerakan pada katup kontrol arah aliran 6!2 ke posisi

awal juga, maka piston bergerak mundur!maju. -dara bertekanan keluar dari silinder

kerja tunggal melalui selang penghubung mengalir dari " ke atau ke atmosfir.

Documents

teori tentang Pneumatik dan hydrolik