Upload
kurnia
View
239
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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.
$
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
2/21
a1
b1
c1
&ambar 2.$ Silinder penggerak tunggal
a. silinder torak
b. silinder diapraghma
c. silinder rol diapraghma
2
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
5/21
&ambar 2.6 Silinder penggerak khusus
&ambar 2.7 Silinder jenis tandem
&ambar 2.3 Silinder banyak posisi
3
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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
=
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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
>
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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
@
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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
$. *atup kontrol dua arah aliran
*atup kontrol dua arah aliran berfungsi untuk mengontrol aliran kecepatan atau laju
aliran1 dari dua arah aliran.
2. *atup kontrol satu arah aliran
*atup satu arah aliran berfungsi untuk mengontrol aliran kecepatan atau laju aliran1
hanya dari satu arah aliran.
6. *atup kontrol penunda waktu arah aliran.
*atup kontrol penunda waktu arah aliran berfungsi untuk mengontrol aliran kecepatan
atau laju aliran1 terhadap fungsi waktu atau menunda waktu arah aliran.
"
Q
P
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
16/21
#. Ma$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
$. *elompok yang digerakkan dengan operasi manual mekanik adalah#
a1 operasi manual
b1 operasi tombol
c1 operasi tuas
d1 operasi pedal
e1 operasi pegas
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
17/21
f1 operasi rol
g1 operasi rol dan idle
2. *elompok yang digerakkan dengan pneumatik, yaitu O
a1 operasi pneumatik
b1 operasi pilot
Simbol)simbol pada komponen pneumatik, antara lainO
",%,RRR..# menyatakan garis kerja aliran udara
PRRRRR# menyatakan hubungan tekanan udara dengan kompresor
,/,RRR..# menyatakan saluran buang udara
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
18/21
P -nit pemeliharaan udara bertekanan
-nit udara bertekanan terdiri dari #
) penyaring udara bertekanan berfungsi untuk memisahkan partikel)partikel debu
dan kandungan uap air disalurkan ke luar
) pengatur tekanan udara berfungsi untuk mengatur tekanan kerja yang akan
digunakan relatif tetap
) pelumas udara bertekanan berfungsi untuk menyalurkan pelumas yang dikabutkan
dan dialirkan ke sistem distribusi udara dari sistem kontrolkomponen
pneumatikyang akan digunakanuntuk mencegah terjadinya korosi pada komponen
pneumatik.
2.- /NT/0 PERMASALA0AN.
Sistem kontrol terhadap silinder kerja tunggal
2.-.1 Katup kontrol ara aliran 32 !#$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.
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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.
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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
.
8/18/2019 teori tentang Pneumatik dan hydrolik
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.