ABSTRAK. Alat stamping pengendali pneumatik yang penulis uraikan dalam. tugas akhir ini adalah menggunakan komponen-komponen yang terdiri

1

ABSTRAK

Alat stamping pengendali pneumatik yang penulis uraikan dalam tugas akhir ini adalah menggunakan komponen-komponen yang terdiri dari silinder kerja ganda, katup jalan 5/2 double implus, katup jalan 3/2, Katup arus searah dapat disetel, unit suplai dan katup jalan 3/2 roll switch. Dengan mengasumsikan tekanan ( p ) pada silinder stamping dan silinder sliding sebesar 50 N/cm2, maka diperoleh hasil-hasil sebagai berikut :

♣

Gaya torak maju (FRb)

♣

Gaya torak mundur (FRa)

♣

Kecepatan torak (vp1)

♣

Kecepatan torak (vp2)

♣

Kebutuhan udara dalam silinder (Q) gerak maju

♣

Kebutuhan udara dalam silinder (Q) gerak mundur

Silinder

Silinder

Stamping

Sliding

157

245,5

N

52

47,5

N

10

cm/s

(0,05)

(0,1)

(m/s)

6,65

12

cm/s

(0,12)

(m/s)

17640

cm3/min.

5

(6,65 x 10-2) 5652 (9,42 x 10-5) 4248 (7,08 x 10-5)

(2,94 x 10-4) 14832 (2,472 x 10-4)

Satuan

(m3/s) cm3/min (m3/s)

2

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL.................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN....................................................................... ii LEMBAR PERSEMBAHAN..................................................................... iii KATA PENGANTAR............................................................................... iv DAFTAR ISI............................................................................................ v DAFTAR GAMBAR................................................................................ viii ABSTRAK............................................................................................... x

BAB I

PENDAHULUAN................................................................ 1 1.1

Latar Belakang Masalah................................................... 2

1.2

Dasar Perancangan........................................................... 2

1.3

Tujuan Perancangan.........................................................

8

1.4

Pembatasan Masalah.......................................................

8

1.5

Sistematika Penulisan.......................................................

9

BAB II 2.1

LANDASAN TEORI.......................................................... 10 Teori Umum Sifat-sifat Udara........................................... 10 2.1.1 Hal-hal Yang Berhubungan Dengan Hukum Udara......................................................... 11 2.1.2 Hubungan Antara Tekanan dan Volume................ 11 2.1.3 Hubungan Antara Tekanan dan Volume................ 11

3 2.2

Silinder Kerja Ganda (Double Acting Cylinder)................. 13 2.2.1 Tekanan Kerja Silinder Kerja Ganda..................... 13 2.2.2 Kecepatan Torak.................................................... 14 2.2.3 Kebutuhan Udara Dalam Silinder.......................... 15

2.3

Katup Pengendali (Directional Control Valve).................. 16 2.3.1 Simbol Rangkaian Katup Pengendali.................... 18 2.3.2 Penandaan Katup Pengendali............................... 19

2.4

Pengendali Aliran.............................................................. 21

2.5

Sistem Kontrol Pneumatik................................................ 24

2.6

Diagram Rangkaian.......................................................... 28

BAB III

SPESIFIKASI DAN CARA KERJA KOMPONEN PNEUMATIK............................................... 30

3.1

Silinder Kerja Ganda......................................................... 30

3.2

Katup 5/2 Double Impuls.................................................. 32

3.3

Unit Suplai ( Filter Regulator Lubricant )........................... 35

3.4

Katup Arus Searah........................................................... 38

3.5

Katup Pengendali 3/2 Push Buttom.................................. 40

3.6

Katup Pengendali 3/2 Roll Switch..................................... 42

BAB IV

PERANCANGAN.............................................................. 43

4.1

Diagram Rangkaian.......................................................... 43

4.2

Perhitungan...................................................................... 45

4 BAB V

PROSEDUR PENGOPERASIAN..................................... 53

5.1

Persiapan Pengoperasian................................................. 53

5.2

Langkah Pengoperasian.................................................... 54

5.3

Langkah Mematikan Alat.................................................. 55

5.4

Keselamatan Kerja............................................................ 55

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN............................................. 56

6.1

Kesimpulan....................................................................... 56

6.2

Saran................................................................................ 57

5

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Sketsa Silinder Kerja Ganda……………………..… 13

Gambar 2.2

Cara Kerja Check Valve………………………….… 16

Gambar 2.3

Cara Kerja Katup Bolak-balik……………………… 17

Gambar 2.4

Cara Keja Katup Pengendali 3 Arah……………… 17

Gambar 2.5

Cara Kerja Katup pengendali 4 Arah…………...… 18

Gambar 2.6

Penandaan Simbol Katup Pengendali.…………… 19

Gambar 2.7

Sambungan Pada Katup Pengendali………..……. 20

Gambar 2.8

Aliran Fluida Dalam Bejana……………………...… 21

Gambar 2.9

Saluran Pipa…………………………………...…..... 23

Gambar 2.10

Rangkaian Dasar Pneumatik Pengendali Searah……………………………..…… 25

Gambar 2.11

Skema Sirkuit Pneumatik Time Delay…….………. 26

Gambar 2.12

Sketsa Rangkaian Pengendali Aliran…………...… 27

Gambar 2.13

Sketsa Rangkaian Tekanan Ganda…...………….

Gambar 2.14

Diagram Aliran Penyusun Diagram

28

Rangkaian……………………………………..…….. 29 Gambar 3.1

Simbol Silinder Kerja Ganda………………………. 30

Gambar 3.2

Bagian-bagian Utama Silinder Kerja Ganda…………………………………….…… 31

Gambar 3.3

Katup Pengendali 5/2 Double Implus…………….. 33

6 Gambar 3.4

Bagian-bagian Utama Katup Pengatur Arus Searah…………………………………….…. 39

Gambar 3.5

Katup Pengendali 3/2……………….……………. 41

Gambar 4.1

Diagram Rangkaian………………………………. 44

Gambar 4.2

Sketsa Silinder Kerja Ganda…………………….. 49

8

LEMBAR PENGESAHAN

PERENCANAAN ALAT STAMPING DENGAN SISTEM KONTROL PNEUMATIK

Laporan Tugas Akhir ini Diajukan Untuk Melengkapi dan Memenuhi Syarat Guna Mencapai Gelar Sarjana Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Mercubuana Jakarta.

Oleh : Nama

: Mohamad Syaid Yanwar

Nim

: 4130412-018

Jurusan

: Teknik Mesin

Diperiksa dan Disetujui :

Ketua Jurusan

Ir.Ruli Nutranta, M.Eng

Dosen Pembimbing

Dr.Ir.Abdul Hamid, M.Eng.

9

KATA PENGANTAR

Bismillahir rahmaanirrahiim Puji syukur saya panjatkan kehadiran ALLAH SWT karena hanya rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat mengatasi segala macam lika-liku kesulitan dan berbagai macam halangan sehingga dapat menyelesaikan tugas

akhir

ini,

untuk

itu

kata

yang

patut

saya

ucapkan

Alhamdulillahirobbil’alamin. Tugas akhir ini diajukan untuk melengkapi dan memenuhi syarat guna mencapai gelar Sarjana Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercubuana Jakarta. Dalam rangka penyusunan tugas akhir ini, Penulis menyadari tak luput dari berbagai hambatan dan kekurangan dalam penyusunan tugas akhir ini, namun hambatan dan kekurangan tersebut dapat terselesaikan berkat bimbingan dan dorongan dari semua pihak, terutama Bapak Dosen pembimbing

hingga

tersusunlah

tugas

akhir

ini

dengan

judul

“Perencanaan Alat Stamping Dengan Sistem Kontrol Pneumatik”. Akhir kata pada kesempatan ini penulis banyak mengucapkan terima kasih, kapada yang terhormat : 1.

Bapak, Ibu dan adik-adik yang tercinta, Terima kasih atas dukungan dan dorongan baik moral maupun materi.

2.

Bapak Dr.Ir. Abdul Hamid, M.Eng, Selaku Dosen Pembimbing Penulisan Tugas Akhir.

10 3.

Bapak Ir. Rulli Nutranta, M.Eng, Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercubuana Jakarta.

4.

Bapak Ir. Yuriadi Kusuma, M.Sc, Selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercubuana Jakarta.

5.

Meliani Sulistiawati, S.Pd, Terima kasih atas dukungan, semangat, pengorbanan, pengertian,cinta dan kasih sayangnya.

6.

Terima kasih untuk Rekan-rekanku di Jurusan Teknik Mesin Kelas Karyawan (PKSM) Angkatan Ke VI Universitas Mercubuana Jakarta.

7.

Dan semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

Jakarta, Maret 2007

Mohamad Syaid Yanwar

11

BAB I PENDAHULUAN

Pada saat ini teknologi otomatisasi berkembang begitu pesat, bukan saja dalam bidang industri tetapi sudah menjalar dalam bidangbidang lainnya. Salah satu dari indikasi dari kemajuaan teknologi otomatisasi yang dapat dilihat langsung adalah dalam bidang industri, dimana

hampir

seluruh

peralatan

dan

perlengkapannya

sudah

menggunakan otomatisasi. Dengan kemajuaan ini berarti manusia dituntut untuk mengikuti perkembangan teknologi otomatisasi. Bukan saja bagi mereka yang terjun langsung dalam penggunaan teknologi dan penerapannya, tetapi bagi mereka yang akan terjun langsung dalam dunia industri harus mengikuti perkembangan teknologi otomatisasi ini. Salah satu teknologi otomatisasi yang berkembang saat ini adalah Pneumatik atau penerapan udara tekan. Penggunaan udara sebagai media kerja sudah diketahui sejak dahulu, saat ini pemanfaatan udara yang dikompresikan sebagai media kerja digunakan untuk menggerakkan alat pneumatik. Udara diambil dari sekitar kita kemudian dikompresikan secara paksa kedalam ruangan yang ukurannya relatif kecil ( reservoir ). Dan penggunaan udara sebagi media kerja dalam industri digunakan terutama untuk penggerak, pengendali mesin dan perkakas kerja.

12

1.1

Latar Belakang Masalah. Dalam suatu proses produksi kegiatan feeding yang berfungsi

sebagai pengumpan, sorting sebagai pemindah dan stamping sebagai pemberi label. Banyak melibatkan mesin atau alat yang menggunakan sistem pneumatik. Penggunaan yang begitu besar dalam proses-proses otomatisasi pada bidang industri, sistem pneumatik dapat juga dijumpai dalam sistem otomatisasi pada berbagai proses produksi lainnya seperti : pengolahan bahan, pembuatan komponen mesin, pemasangan, pengemasan dan lain sebagainya. Salah satu unit industri yang menggunakan asas kerja pneumatik adalah stamping karena fungsinya yang cukup penting dalam proses produksi, penulis beranggapan alat tersebut cukup relevan untuk menjadi bahan perancangan dalam tugas akhir yang disesuaikan pada skala industri. Maka penulis mengambil tugas akhir dalam bidang konstruksi dengan judul,

“ Perancangan Alat Stamping Sistem Kontrol

Pneumatik ”.

1.2

Dasar Perancangan

1.2.1 Kriteria Pemilihan Media Kerja Dalam perencanaan alat stamping sistem kontrol pneumatik ini, sebagai

data

yang

perancangan adalah :

nantinya

digunakan

dalam

perhitungan

dan

13 ™ Tekanan Kerja ( p )

: 50 N/cm2

™ Diameter Torak Slinder Stamping

: 20 mm

™ Diameter Torak Silinder Sliding

: 25 mm

™ Diameter Batang Torak Silinder Stamping

: 10 mm

™ Diameter Batang Torak Silinder Sliding

: 10 mm

™ Panjang Stroke Silinder Stamping

: 50 mm

™ Panjang Stroke Silinder Sliding

: 100 mm

Pada perencanaan alat stamping ini, media kerja ayang dipilih antara udara, air dan minyak pelumas memiliki karakteristik yang berbeda dilihat dari keuntungan dan kerugiannya, seperti yang dijabarkan pada tabel berikut : Fluida

Keuntungan Mudah diperoleh Relatif Bersih

Udara

Kerugian korosi Terbatas pada tekanan Rendah

Mudah dalam penggunaan

Kelembaban tinggi

Dapat dibuang langsung ke atmosfir

Bising

Tidak berbahaya bila terjadi kebocoran

Oli

Air

Tidak menimbulkan korosi

Terkadang cepat beroksidasi

Biaya relatif terjangkau

Mudah terbakar

Pelumasan sempurna

Bahan Berbaya Beracun (B3)

Murah

Memerlukan Pelumasan

Mudah diperoleh

Rentan terhaadap korosi

Tidak mudah terbakar

Memiliki keterbatasan terhadap temperatur ( mudah menguap )

14 1.2.2 Kriteria Perancangan Fluida dapat dimanfaatkan sebagai media mentransfer energi. Pada umumnya oli sangat luas digunakan namun fluida-fluida lainnya pun bisa digunakan seperti air dan udara. Namun pemanfaatan udara tekan sebagi media transfer energi pun tidak salah. Tentu saja masih banyak metoda transmisi yang lain selain dari yang sudah disebutkan, seperti : 1.

Mekanik ( roda gigi, poros, mekanisme crank dsb )

2.

Electrik

3.

Pneumatik ( serupa dengan hidroulik namun pada pneumatik udara

( motor linier, motor AC atau DC dll )

tekan digunakan sebagi media untuk mentranfer energinya ) Hal ini harus dikembalikan kepersoalan dasarnya, bahwa pada beberapa persoalan otomatisasi, terutama apa yang disebut dengan “ otomatisasi kecil ” yang secara sederhana alat kerjanya lebih ekonomis. Masing-masing metode transmisi diatas mempunyai bidang aplikasinya sendiri, bagaimanapun hal itu disesuaikan dengan penerapannya. Karakteristik hidrolik antara lain adalah : 1.

Kekuatan tinggi (tenaga putar) dengan ukuran ringkas, yaitu daya yang dihasilkan tinggi.

2.

Dapat dilakukan pengembangan secara otomatis

3.

Pergerakkan dari standstil yang mungkin dibawah beban penuh

15 4.

Perubahan

pada

sistem

atau

kontrol

tidak

mempengaruhi

kecepatan, torsi kekuatan stroke dan lain-lain dapat dilakukan secara singkat 5.

Kemudahan dalam pengendalian bila terjadi overload

6.

Presisi untuk proses dengan gerakkan yang cukup cepat dan untuk gerakkan yang cukup lambat.

Sedangkan karakteristik dari pneumatik adalah : 1.

Kecepatan dan gaya, jumlah putaran dan momen putar dari elemen pneumatik dapat diatur tanpa tahapan

2.

Udara tekan bekerja cepat, dengan demikian pneumatik dapat digunakan dengan kecepatan kerja yang tinggi

3.

Perkakas dan elemen-elemen kerja tahan lebih tinggi

4.

Gerakan linier dapat langsung timbul

5.

Komponen

pneumatik

konstruksinya

sederhana,

mudah

pemeliharannya dan harga layak 6.

Udara tekan hanya ekonomis sampai pemakaiaan gaya tertentu. Batasannya adalah 7 bar yang dibatasi oleh tekanan kerja yang lazim, masih tergantung dari lintasan dan kecepatan, ± 20000 – ± 30000 N.

1.2.3 Metodologi Perencanaan Pencapaian tujuan perencanaan ini dilaksanakan dengan meninjau aspek konstruksi sistem yang berlandaskan parameter aktual berdasarkan spesifikasi alat yang digunakan.

16 Diagram Alir Kegiatan Perencanaan

Mulai

Pengumpulan Data Sistem Kontrol Pneumatik

Penentuan Spesifikasi Alat dan Instalasi

Perhitungan sistem berdasarkan apesifikasi alat dan perencanaan

Penyusunan kesimpulan akhir

Selesai

17 1.2.3.1 Alur Design Pada sistem pneumatik, pendistribusian sistem dibagi 3 bagian utama yaitu :

Motor atau Engin

I

Actuator (air cylinder dan motor)

Control Device

Compressor

II

III

Pada bagian-bagian tersebut memiliki fungsi yang berbeda satu sama lainnya, adapun penjabaran dari masing-masing bagian tersebut adalah : 1. Bagian I

: Bagian konversi energi, dimana bagian ini berfungsi

sebagai pengubah energi listrik ataupun energi mekanik menjadi energi pneumatik. Meliputi : kompresor dan motor listrik. 2. Bagian II : Bagian transmisi, bagian ini berfungsi sebagai penyambung dan sebagai media penyalur fluida kerja dari kompresor ke bagian actuator. Meliputi : Hose tubing ataupun pipa. 3. Bagian III : Bagian ini memiliki fungsi pengubah energi pneumatik menjadi energi mekanik. Meliputi : katup, silinder dan motor. Penjabaran bagian-bagian pada diagram sistem kemudian diaplikasikan dalam bentuk diagram rangkaian. Pada diagram rangkaian komponenkomponen yang digunakan disesuaikan dengan diagram sistem yang

18 telah dibuat, yang kemudian disusun menjadi sebuah rangkaian pneumatik.

1.3

Dasar Perancangan Perancangan alat stamping sistem kontrol pneumatic dalam

penulisannya bertujuan : a. Umum. ¾ Mengetahui prinsip kerja alat stamping yang menggunakan sistem kontrol pneumatik (udara tekan). ¾ Mengetahui masalah yang ada pada sistem kontrol pneumatik dan mengatasi masalah yang ada berdasarkan teori. b. Khusus ¾ Sebagai alat bantu keja dalam pemberian stamp pada benda kerja secara otomatis di PT. Multi Fabrindo Gemilang yang selama ini menggunakan stamp secara manual.

1.4

Pembatasan Masalah. Dalam perencanaan alat stamping sistem kontrol pneumatik ini,

pembuatannya berdasarkan skala sederhana, dengan ketentuan : ¾ Informasi nilai gas dianggap cukup mendekati nilai sebenarnya. ¾ Data-data mengenai spesifikasi dan dimensi komponen-komponen pneumatik diperoleh dari katalog yang dikeluarkan oleh produsen alat-alat pneumatik.

19

1.5

Sistematika Penenulisan. Untuk memperoleh gambaran yang jelas,

singkat dan mudah

dimengerti dalam penyusunan tugas akhir ini, maka penulisan disusun dengan sistematika sebagai berikut : Bagian pertama, yaitu pendahuluan pada bagian ini membahas tentang latar belakang permasalahan, ruang lingkup masalah, tujuan penulisan dan sistematika penulisan. Bagian kedua, yaitu landasan teori pada bagian ini membahas teori-teori yang berkenaan dengan sistem pneumatik dan parameterparameter yang digunakan dalam perencanaan. Bagian ketiga, Pada bagian ini memaparkan tentang spesifikasi dan cara kerja dari masing-masing komponen alat stamping. Bagian keempat, yaitu Perancangan pada bagian ini menguraikan hasil-hasil pembahasan yang berkenaan dengan perancangan sistem pneumatik dan perhitungan yang digunakan. Bagian kelima, yaitu Prosedur pengoperasian pada bagian ini membahas langkah-langkah pengoperasian alat stamping. Bagian keenam, yaitu Kesimpulan dan saran pada bagian ini memaparkan kesimpulan dari hasil yang diperoleh pada perhitungan maupun perencanaan alat stamping tersebut.

20

BAB II LANDASAN TEORI

2.1

Teori Umum Sifat – sifat Udara Udara merupakan campuran gas, dimana unsur pokok dari

campurannya meliputi Oxygen dengan kadar ± 21% dan nitrogen dengan kadar ± 79 %. Disamping unsur-unsur pokok tersebut terdapat campuran gas lain diantaranya : karbon dioksida, argon, zat air, neon, helium, kripton dan xenon. Kelembaban atmosfir sangat mempengaruhi kadar air udara dan kadar air tersebut bisa mencapai hingga diatas 4 % 1). Udara terdiri dari molekul-molekul gas, molekul-molekul ini adalah atom-atom yang terkait secara berpasangan. Sebagai gambaran dapat kita bayangkan bahwa molekul-molekul gas adalah seperi bola-bola kecil yang elastis. Molekul-molekul gas yang tidak berhenti dan diam ditempatnya, melainkan bergerak dengan cepat dan selalu saling berbenturan. Dengan adanya gerakkan ini, dapat diterangkan bahwa gas selalu menempati seluruh ruangan yang tersedia dimana gas tersebut diisikan. Molekul-molekul udara selalu membentur dinding penghalang dan menimbulkan tekanan.

1)

Hal 217 Modern Hydraulycs

21 2.1.1

Hal-hal yang berhubungan dengan Hukum Udara Saat kita berbicara mengenai gas ideal terutama udara, akan

berhubungan dengan tekanan dan volume berdasarkan hukum Boyle tentang gas ideal serta antara temperatur dan volume yang didasari hukum Jacques Charles, nilai tekanan absolut dan temperatur absolut.

2.1.2

Hubungan antara Tekanan dan Volume Hubungan antara tekanan dan volume seperti yang dikatakan

dalam hukum Boyle : “ Jika gas dikompresikan (diekspensikan) pada temperatur tetap, maka tekanan akan berbanding terbalik dengan volumenya “

2)

. Pernyataan tersebut dapat diuraikan dalam bentuk

formulasi sebagai berikut : jika suatu gas mempunyai volume V1 dan tekanan P1 dimampatkan atau diekspensikan pada temperatur tetap hingga volumenya menjadi V2 , maka tekanannya akan menjadi P2 , dimana :

P1V1 = P2V2

..............................(2 – 1)

Disini Tekanan dapat dinyatakan dalam N/cm2 (Pa) dan volumenya dalam m 3.

2.1.3

Hubungan antara Temperatur dan Volume Seperti halnya pada zat padat dan zat cair, gas akan mengembang

jika dipanaskan pada tekanan tetap. Dibandingkan dengan zat padat dan zat cair, gas mempunyai koefisien muai yang jauh lebih besar.

2)

Hal 181 Pompa dan Kompresor

22 Dan hubungan antara temperatur dan volume seperti dikatakan dalam Hukum Jacques Charles : “ Semua macam gas apabila dinaikkan temperatur sebesar 1

o

C pada tekanan tetap, akan mengalami

pertambahan volume sebesar 1/273 dari volumnya 0 oC . Sebaliknya apabila temperaturnya sebesar 1 oC, akan mengalami volume dengan proporsi yang sama “ 3). Pernyataan tersebut diatas dapat diuraikan dalam bentuk formulasi, sebagai berikut : Jika suatu gas pada 0 oC mempunyai volume sebesar V0 , maka pada temperatur t1 oC untuk tekanan yang sama gas tersebut akan mempunyai volume V1 , dimana V1 = V0 +

1 × t × V0 273

.............................. (2 – 2)

t ⎞ ⎛ = V0 ⎜1 + 1 ⎟ ⎝ 273 ⎠

pada temperatur t2 oC untuk tekanan yang sama pula gas mempunyai volume :

t ⎞ ⎛ V2 = V0 ⎜1 + 2 ⎟ ⎝ 273 ⎠

.............................. (2 – 3)

Jika persamaaan (4) dibagi dengan persamaan (5) didapat :

V 1 (273 + t1 ) = V2 (273 + t2 )

.............................. (2 – 4)

Lambang t menyatakan temperatur dalam skala oC (Celcius)

3)

Hal 181 Pompa dan Kompresor

23

2.2

Silinder Kerja Ganda ( Double Acting Silinder )

2.2.1

Tekananan Silinder Kerja Ganda 4) Silinder kerja ganda memiliki dua sisi pengeluaran dan dua sisi

pemasukkan udara tekan, Silinder jenis ini berbeda dengan silinder tunggal yang memiliki satu sisi pemasukkan udara tekan. Pada silinder kerja ganda terjadi dua arah gerakkan kerja torak. Pada tekanan yang sama untuk gerak maju juga gerak balik, gaya yang terjadi lebih besar pada gerak maju dibandingkan gerak balik.

Gambar 2.1 Skets silinder kerja ganda 5)

Hal tersebut terjadi karena luas penampang bidang kerja lebih besar pada saat torak melakukan gerak maju dibandingkan pada saat torak melakukan gerak balik.

4, 5)

Hal 152 Modern Hidraulycs

24 Perbedaan kondisi ini dapat ditentukan melalui persamaan :

p= dimana

FRb → FRb = p × Ap Ap

..............................(2 – 5)

:

p

= Tekanan,

Pa

FRb

= Gaya torak gerak maju,

N

Ap

= Luas penampang torak,

N

Sedangkan untuk persamaan kondisi batang torak berbalik adalah

p= dimana

2.2.2

FRa → FRa = p( AP − AR ) AP − AR

.............................. ( 2 – 6)

:

p

= Tekanan,

Pa

FRa

= Gaya torak gerak balik,

N

Ap

= Luas penampang torak,

m2

AR

= Luas penampang batang torak,

m2

Kecepatan Torak 6) Selain tekanan yang berpengaruh pada silinder kerja, juga

kecepatan torak menentukan besarnya debit yang mengalir didalam silinder. Dan pada gilirannya nanti akan menentukan daya yang akan dibutuhkan oleh sistem kompresi.

6)

Hal 153 Modern Hidraulycs

25 Adapun persamaan yang digunakan untuk menentukan kecepatan torak adalah sebagai berikut :

vp = =

s t

.............................. (2 – 7)

stroke m/s waktu

Kebutuhan udara dalam silinder 7)

2.2.3

Kebutuhan udara dapat ditentukan melalui persamaan berikut : Q = A× s × n×

Dimana

7)

pe + pamb pamb

.............................. (2-8)

:

Q

= Kebutuhan udara dalam silinder,

m3/s.

A

= Luas penampang silinder,

m2

s

= Panjang Stroke,

m

n

= Jumlah gerak torak per menit

pe

= Tekanan dalam silinder,

Pa

pamb

= Tekanan udara sekitar

Pa

Hal 139 Rechenbuch Metal

26 2.3

Katup Pengendali (Directional Control Valve) 8) Katup pengendali (Directional Control Vale) berfungsi untuk

mengontrol fluida, mengatur arah dari tekanan fluida, yang akibatnya adalah menentukan gerak atau posisi dari silinder. Katup pengendali (Directional Control Valve) diklasifikasikan beberapa jenis, yaitu : a)

Katup Pengendali Satu Arah Untuk katup pengendali satu arah, fluida hanya mengalir dalam

satu arah saja dan arah aliran lainnya tertutup (Gambar 2.2)

Gambar 2.2 Cara kerja check valve

b)

Katup Pengendali Dua Arah Katup pengendali dua arah komponen utamanya berupa bola,

piringan atau yang lainnya. Katup jenis ini berfungsi untuk pengendalian fluida secara pilihan dari dua arah aliran. Contohnya katup bolak-balik.

6)

Hal 138 Modern Hidraulycs

27

Gambar 2.3. Cara Kerja Katup Bolak-balik 9)

c)

Katup Pengendalian Tiga Arah Katup pengendali jenis ini adalah katup yang memiliki arah tekanan

dan arah pembuangan melalui satu saluran. Pada saluran tekanan, saluran pembuangan dan saluran keluaran atau saluran kerja arah aliran menuju ke aktuator atau katup lain. Katup pengendalian tiga arah memiliki tiga saluran, gambar 2.4 memperlihatkan pada posisi 1 arah tekanan menuju saluran A dan posisi 2 saluran A terbuka tekanan menuju ke pembuangan (R).

Gambar 2.4 Cara Kerja Katup Pengendali Tiga Arah

9)

Hal 24 Pneumatik Lanjutan

28 d)

Katup Pengendali Empat Arah Katup pengendali empat arah, arah tekanan dan arah pembuangan

melalui dua saluran. Yaitu saluran tekanan (supali), saluran pembuangan dan dua saluran keluaran. Pada katup pengendali empat arah, arah aliran tergantung dari posisi spool. Spool pada posisi 1 arah aliran dari saluran P kesaluran A, dan arah aliran dari saluran B menuju saluran R (pembuangan). Sedangkan posisi 2 adalah kebalikan posisi 1, saluran P menuju saluran B dan arah aliran saluran A menuju saluran R.

Gambar 2.5 Cara Kerja Katup Pengendali Empat Arah 10)

2.3.1

Simbol Rangkaian Katup Pengendali. Katup-katup pada diagram rangkaian dinyatakan dengan simbol-

simbol. Simbol hanya menyatakan fungsi katup tidak menunjukkan tipe katup. Simbol telah distandarisasikan menurut DIN ISO 1219.

10)

Hal 24 Pneumatik Lanjutan

29 Katup engendali mempunyai kedudukkan sambung yang berbeda, setiap kedudukan sambung digambarkan sebagai bujur sangkar dan setiap kedudukan sambung ditandai dengan huruf. Arah aliran dalam bujur sangkar digambarkan dengananak panah, hal ini diperlihatkan pada gambar 2.6. Sambungan-sambungan ditandai dengan huruf besar, yaitu : ƒ

Saluran dan silinder kerja

A, B, C............

ƒ

Sambungan udara tekan

P

ƒ

Pembuangan udara

R, S

ƒ

Saluran kendali

S, Y, Z

a)

Kedudukan sambungan

b)

Arah Aliran

c)

Sambungan – sambungan

Gambar 2.6 Penandaan Simbol Katup Pengendali 11)

2.3.2

Penandaan Katup Pengendali Pada katup pengendali sambungan-sambungan disebut juga

sebagai jalan, misalnya :

11)

Hal 24 - 25 Pneumatik Lanjutan

30

Katup

ƒ

2 sambungan (P, A)

→

2 jalan

ƒ

3 sambungan (P, A, R)

→

3 jalan

ƒ

2 sambungan (P, A, B, R)

→

4 jalan

ƒ

2 sambungan (P, A, B, R, S)

→

5 jalan

pengendali

ditandai

menurut

banyaknya

sambungan

dan

banyaknya kedudukan sambungan (a, b dsb), sebagai contoh katup pengendali 3/2 ini berarti bahwa katup memiliki 3 sambungan dan 2 kedudukan sambung. Untuk penandaan lebih rinci katup pengendali diberikan keterangan kedudukan awal tertutup. Simbol rangkaian pengoperasian pada katup pengendali digambarkan disamping sebelah bawah.

a) Katup 2 sambungan

b) Katup 3 sambungan

c) Katup 4 sambungan

d) Katup 5 sambungan

Gambar 2.7 Sambungan pada katup pengendali 12)

12)

Hal 24 - 25 Pneumatik Lanjutan

31 2.4

Pengendali Aliran Melalui sebuah pipa dengan penampang yang berbeda-beda

mengalir fluida dalam waktu dan volume yang sama pula. Ini berarti bahwa kecepatan aliran bertambah ditempat yang sempit.

Gambar 2.8 Aliran Fluida Dalam Bejana

Debit aliran Q yang mengalir melalui pipa tersebut diperoleh dari volume fluida V dalam m3 persatuan waktu (detik) Q=

V dalam m3/s t

......................................... (2 – 9)

volume adalah luas A kali panjang s ( V = As) apabila V diganti, maka Q diperoleh : Q=

As s = A× t t

.............................. (2 – 10)

32 sedangkan jarak S dibagi t adalah kecepatan v , debit aliran Q diperoleh juga dari luas penampang pipa kali kecepatan fluida Q=Axv

..............................(2 – 11)

Debit aliran besarnya sama untuk setiap tempat didalam pipa. Apabila kedua penampang pipa adalah A1 dan A2 maka keduanya akan memiliki kecepatan dimasing-masing luas penampangnya. Q1 = Q2 Q1 = A1 . v1 Q2 = A2 . v2 A1 . v1 = A2 . v2 (persamaan kontinuitas) .............................(2 – 12) Dalam persamaan Bernouli apabila fluida yang tak dapat dimampatkan mengalir sepanjang pembuluh aliran yang penampang lintangnya tidak sama besar maka kecepatan fluida akan berubah, yaitu dapat bertambah atau berkurang. Hal ini dapat dijabarkan melalui persamaan dibawah ini :

p + ρgh +

1 2 ρv = konstan 2

..............................(2 – 13)

Untuk menerangkan hubungan antara kecepatan aliran dan tekanan dapat dijabarkan dengan pipa venturi, mempunyai saluran pipa yang dapat menurunkan aliran pada bagian penyempitannya atau biasa disebut throat diameter. Setelah mengalami penyempitan saluran secara berangsur-angsur

saluran

kediameter pipa sebenarnya.

pipa

mengalami

pembesaran

sampai

33

Gambar 2.9 Saluran Pipa

Dengan kondisi ini kita dapat menuliskan persamaan Bernoulli antara posisi 1 dan 2, dengan mengasumsikan kecepatan aliran disemua titik pada pipa adalah sama maka :

p1 +

1 2 1 ρv1 = p2 + ρv2 2 2 2

..............................(2 – 14)

berdasarkan persamaan kontinuitas, persamaan 14 dapat dijabarkan dengan 2 2 v2 ⎡ ⎛ v1 ⎞ ⎤ p1 − p2 ⎜ ⎟ ⎢1 − ⎥= γ 2 g ⎢ ⎜⎝ v2 ⎟⎠ ⎥ ⎣ ⎦

..............................(2– 15)

dimana :

γ = berat jenis x gravitasi ( ρ . g ). Dengan mensubsitusikan persamaan 12 ke 15, maka V2 =

2( p1 − p2 ) ⎡ ⎛ A ⎞2 ⎤ ρ ⎢1 − ⎜⎜ 2 ⎟⎟ ⎥ A ⎣⎢ ⎝ 1 ⎠ ⎥⎦

..............................(2 – 16)

Karena, Q = v2 . A2 dengan mengasumsikan tidak ada energi yang hilang maka :

34 Q = A2

2( p1 − p2 ) ⎡ ⎛ A ⎞2 ⎤ ρ ⎢1 − ⎜⎜ 2 ⎟⎟ ⎥ ⎢⎣ ⎝ A1 ⎠ ⎥⎦

..............................(2 – 17)

Dari hasil ini bahwa v2 akan lebih besar dari v1 dan p2 akan lebih kecil dari p1. Hal ini terjadi karena adanya gaya yang memberi percepatan pada fluida ketika memasuki penampamg sempit dan memberi perlambatan pada saat fluida itu meninggalkan penampang sempit.

2.5

Sistem Kontol Pneumatik 13) Rangkaian

pneumatik

dapat

didentikkan

dengan

actuator,

pengendali dan konduktor. Bagian-bagian tersebut terangkai menjadi satu kesatuan yang penting dalam instalasi pneumatik dan menjadi satu rangkaian

yang

tersusun

secara

urut

dan

berhubungan

untuk

menghasilkan kerja. a.

Rangkaian Dasar Pengendali Pneumatik Untuk gerakkan silinder kerja tunggal (Gambar 2.10) menggunakan

udara umpan dari regulator dan katup pengendali yang terpasang dengan actuator. Unit Filter Regulator Lubricant ( FRL ) yang berfungsi sebagai penbersih dan pengatur tekanan udara tekan, menghasilkan udara bersih secara teratur pada tekanan tertentu dan menambahkan secukupnya pelumas kedalam udara tekan kebagian-bagian komponen dengan seminimal mungkin. 13)

Hal 224 Modern Hidraulycs

35 Pada rangkaian ini katup pengendali 3/2 digunakan sebagai tombol start untuk silinder kerja tunggal bergerak keluar, untuk mengembalikan posisi torak bergerak masuk dengan menggunakan pegas.

Gambar 2.10 Rangkaian Dasar Pneumatik Pengendali Searah 14)

b.

Rangkaian Pengendali Waktu Tunda (Time Delay) Rangkaian time delay ditunjukkan pada gambar 2.11 keterlambatan

umpan atau waktu tunda antara sinyal sebenarnya yang ada dalam rangkaian secara cepat akan terbaca katup pengendali. Untuk rangkaian ini torak silinder kerja tunggal akan bergerak keluar beberapa saat setelah udara tekan dari katup pengendali dioperasikan. Pada banyak kasus rangkaian

time

delay

dikendalikan.

13)

Hal 224 Modern Hidraulycs

digunakan

dengan

keterlambatan

dapat

36

Gambar 2.11 Skema Pneumatik Time Delay 15)

c.

Rangkaian Pengendali Aliran Pengendalian aliran udara tekan akan menjadi lebih sulit

pencapaiannya untuk rangkaian dengan variasi pengisian. Tipe rangkaian pengendali aliran digambarkan pada gambar 2.12. Saat torak bergerak keluar, pembuangan udara tekan diatur oleh katup pengatur aliran (flow control valve) sehingga kecepatan torak bergerak keluar akan lebih lambat dibanding saat torak bergerak masuk.

15)

Hal 225 Modern Hidraulycs

37

Gambar 2.12 Sketsa Rangkaian Pengendali Aliran 16)

d.

Rangkaian Tekanan Ganda Gambar 2.13 menunjukkan rangkaian tekanan ganda (Dual

Pressure circuit). Pada rangkaian ini, dua pengatur tekanan mensuplai satu inputan kedalam katup dua tekanan. Cara kerja rangkaian ini adalah dua masukkan tekanan menghasilkan satu keluaran kerja.

16)

Hal 225 Modern Hidraulycs

38

Gambar 2.13 Sketsa Rangkaian Tekanan Ganda 17)

2.6

Diagram Rangkaian Untuk membuat diagram rangkaian alat-alat disusun dari bawah

keatas sesuai dengan fungsinya (gambar 2.14). Sumber tekanan (unit suplai), bagian sinyal, bagian kendali, bagian penyetelan dan bagian kerja. Letak bagian sinyal yang sebenarnya dalam bagian diagram rangkaian ditandai dengan garis tegak lurus terputus-putus dan nomer sinyal. Bentuk gambar skema ini lebih jelas dari pada penyambungan selang instalasi sebenarnya.

17)

Hal 226 Modern Hidraulycs

39

Bagian Penggerak

Bagian Penyetelan

Bagian Kendali

Bagian Sinyal

Unit Suplai

Gambar 2.14. Diagram Aliran Penyusun Diagram Rangkaian 18)

Diagram rangkaian pneumatik disebut juga diagram rangkaian sistem, karena tidak tergantung dari susunan, pada waktu membuat diagram rangkaian selalu dibagi-bagi menurut sistem yang sama. Sangat penting untuk diperhatikan bahwa kedudukan output, berarti semua energi tersedia, semua anggapan-anggapan lainnya telah dipenuhi, sehingga tinggal mengoperasikan tombol “ Start “ saja.

18)

Hal 71 Pneumatik Lanjutan

40

BAB III SPESIFIKASI DAN CARA KERJA KOMPONEN PNEUMATIK

3.1

Silinder Kerja Ganda Silinder kerja ganda yang digunakan untuk alat stamping dengan

kontrol pneumatic harus dapat menimbulkan gaya dan gerakkan garis lurus, tergantung dari bidang torak.

Gambar 3.1 Simbol Silinder Kerja Ganda

™ Cara Kerja Silinder Kerja Ganda 19) Udara tekan mengalir melalui sambungan A kedalam tabung pada sisi torak (Gambar 3.2.a). Dengan demikian torak dengan batang torak digerakkan (gerak maju). Udara yang ada didalam ruang batang torak terdesak keluar melalui sambungan B.

19)

Hal 9 Pneumatik Lanjutan

41 Setelah pembalikan udara mengalir melalui sambungan B dan mendesak bidang cincin torak (gambar. 3.2.b), torak dengan batang torak akan ditekan kearah keluar (gerak balik). Pembuangan udara dilakukan melalui A oleh torak. Gerakan maju dan gerakkan balik harus digunakan sebagai langkah kerja. Silinder kerja ganda terdiri atas komponen-komponen utama, seperti : 1.

Tabung silinder

2.

Tutup depan dengan bantalan

3.

Tutup belakang

4.

Torak dengan batang torak

5.

Elemen perapat

Gambar 3.2 Bagian-bagian utama silinder kerja ganda, (a) torak penggerak keluar (maju), (b) Torak bergerak masuk

42 Silinder kerja ganda yang digunakan alat stamping ataupun sliding ini memiliki spesifikasi sebagai berikut

20)

:

¾ Produsen

: Mindman

¾ Tipe

: MCMA Double acting cylinder

¾ Diameter dalam

: ∅20mm(stamping)dan ∅25mm sliding)

¾ Media kerja

: Udara

¾ Panjang langkah (Stroke) : 50 mm dan 100 mm ¾ Tekanan kerja maksimum : 7 N/cm2 (7 x 105 Pa) ¾ Tekanan sebenarnya

: 10 N/cm2 (106 Pa)

¾ Tekanan kerja minimum

: 0.6 N/cm2 (6 x 104 Mpa)

¾ Port size

: PT 1/4

¾ Kecepatan kerja

: 50 – 500 mm/sec

¾ Temperatur Kerja

: 5 – 60 oC

¾ Pelumasan

: Tanpa Pelumasan

Untuk ukuran yang sebenarnya dari silinder yang digunakan terlampir pada lampiran.

3.2

Katup 5/2 Double Impuls Katup 5/2 double impuls mengendalikan silinder kerja ganda

melalui dua sinyal, yang terjadi berturut-turut pada tempat yang berbeda. Katup ini digunakan untuk mengendalikan silinder kerja ganda pada

20)

Mindman Catalog

43 proses pengendalian otomatis dan pengembalian posisi spool cukup dengan menggunakan impuls tekanan pendek. Dengan begitu spool tetap pada kedudukan kerja. Katup 5/2 double impuls dioperasikan dengan penerpaan tekanan langsung pada kedua sisi.

Gambar 3.3 Katup Pengendali 5/2 Double Implus 21)

™ Cara Kerja Katup Pengendali 5/2 Double Impuls Konstruksi katup sederhana, dapat diketahui fungsinya dengan baik berdasarkan gambar. Katup tidak mempunyai kedudukkan awal, untuk membalik katup dari satu kedudukkan sambung ke kedudukkan sambung lainnya hanya diperlukan impuls kendali pendek dari sambungan kendali yang bersangkutan.

21)

Hal 22 Pneumatik Lanjutan

44 Kedudukkan sambungan yang baru akan tetap, setelah impuls kendali ditiadakan. Dengan adanya gesekan statis, penggeseran torak tetap pada posisi akhir. Apabila saluran kendali Y telah mendapat tekanan atau impuls (gambar 3.2.b), maka P

B dan A

R terbuka. Torak

tetap pada kedudukkan awalnya setelah udara tekan dimasukkan. Adapun katup 5/2 Double impuls yang digunakan pada alat stamping ini memiliki simbol dan spesifikasi sebagai berikut : a)

Simbol rangkaian menurut DIN 1219, adalah sebagai berikut :

b) Spesifikasi komponen 22) ƒ Produsen

:Mindman

ƒ Tipe

: MVAA-220-4A2

ƒ Bore size

: 8A

ƒ Media Kerja

: Udara

ƒ Ukuran Sambungan

: PT-1/4

ƒ Tekanan Kerja

: 0 – 8 N/cm2 (0 – 8 x 105 Pa)

ƒ Tekanan Sebenarnya

: 10 N/cm2 (106 Pa)

ƒ Tekanan Operasi

: 1,5 – 8 N/cm2 (15 x 104 – 8 x 106)Pa

22)

Mindman Catalogue

45 ƒ Lubang Efektif

: 18 mm2

ƒ Temperatur Kerja

: 5 – 60 oC

ƒ Berat

: 153 g

Untuk ukuran sebenarnya dari katup 5/2 double impuls yang digunakan terlampir pada lampiran.

3.3

Unit Suplai ( Filter Rugulator Unit ) Filter Regulator Unit berfungsi untuk mensuplai udara untuk proses

pengendalian berikutnya. Udara harus dibersihkan dan harus bebas uap air, untuk tugas ini dilakukan oleh filter dan pemisah air. Udara harus diatur pada tekanan tertentu yang konstan, Hal ini dapat dilakukan dengan mengatur katup tekanan (flow kontrol valve) dan udara harus jenuh dari kabut minyak, untuk melumasi bagian dalam dari alat kendali dan alat kerja. Filter regulator lubrican terdapat pada awal instalasi pneumatik merupakan gabungan dari beberapa unit, seperti :

a. Unit Pemisah Air Unit ini berfungsi membebaskan udara dari kotoran yang halus serta mengumpulkan dan mengeluarkan uap yang mencair. Unit pemisah air diperlukan pada semua instalasi pneumatik untuk terjaminnya fungsi. Simbol Rangakaian menurut DIN ISO 1219

46 b. Unit Pelumas Unit pelumas berfungsi untuk meningkatkan kabut minyak dalam udara tekan, untuk menjamin pelumasan komponen-komponen geser alat pneumatik. Untuk pelumasan pada bagian-bagian yang bergerak dalam instalasi

pneumatik,

harus

diperhatikan

keterangan

/

peraturan

penggunaan minyak pelumas yang dianjurkan. Simbol rangkaian menurut DIN ISO 1219

c. Unit Pangatur dan Pengukur Tekanan Penggunaan unit dimaksudkan sebagai pengatur dan pengukur tekanan dalam instalasi pneumatik. Unit pengatur dan pengukur tekanan digunakan disemua instalasi dan saluran, dimana tekanan ditentukan dan diawasi. Simbol rangkaian menurut DIN ISO 1219

♦ Cara Kerja Unit Suplay 23) Udara dalam filter dibersihkan dan mengalir melalui katup pengatur tekanan. Disini tekanan dikurangi sampai nilai penyetelan yang konstan, nilai penyetelan dapat dibaca pada manometer.

23)

Hal 29 Pneumatik

47 Unit pelumas yang disambung dibelakang akan menjenuhkan udara tekan yang mengalir dengan kabut minyak. Tetapi tidak boleh terlalu banyak minyak yang dimasukkan, karena dapat menyumbat spunyer yang halus. Unit suplay yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut 24)

: Ž

Produsen

: SMC Corporation Japan

Ž

Tipe

: Kombinasi AC2010

Ž

Port Size

: 1/8 dan 1/4

Ž

Port Size untuk manometer

: 1/8

Ž

Tekanan Pemakaian Max.

: 15 N/cm2 (1,5 x 106 Pa)

Ž

Tekanan Operasi Max.

: 9,9 N/cm2 (9,9 x 105 Pa)

Ž

Batas Pengaturan

: 0,5 – 8,5 N/cm2 (5 x 104 – 8,5 x 105 Pa)

Ž

24)

Temperatur Medi Kerja dan Lingkungan

: 5 – 60 oC

Ž

Bowl Material

: Polycrbonate

Ž

Penyaringan

: Standart 5 μm

Ž

Pelumasan yanag digunakan

: ISO VG32

Ž

Berat

: 0,66 Kg

SMC Catalogue

48

3.4

Katup Arus Searah Katup arus searah dapat disetel terdiri dari beberapa komponen-

komponen utama yang mempunyai fungsi penting, yaitu : 1.

Rumah

2.

Skerup penghambat dengan tirus

3.

Mur kontra

4.

Cincin Perapat

5.

Tirus skerup penghambat

6.

Pegas

7.

Tirus perapat

Simbol rangkaian menurut DIN ISO 1219

♦ Cara kerja katup searah dapat disetel 25) Dengan memutar skerup penghambat maka penampang bebas yang berbentuk cincin pada kedudukan tirus diperbesar atau diperkecil. Dengan demikian aliran dari P1

P2 dapat dihambat (gbr. a). Apabila

udara mengalir kearah berlawanan (gbr.b), maka tirus perapat (7) terbuka dan membesarkan aliran dan tanpa hambatan yang berarti (fungsi searah). Katup pengatur arus searah digunakan bila kesatu arah aliran dapat disetel dengan aliran tertentu dan kearah sebaliknya harus dapat mengalir bebas.

25)

Hal 24 Dasar Pneumatik

49

Gambar 3.4 Bagian-bagian Utama Katup Pangatur Arus Searah

Katup arus searah yang digunakan dalam instalasi pneumatik memiliki spesifikasi sebagai berikut

26)

26)

:

Ž

Produsen

: Mindman

Ž

Tipe

: MSC 200

Ž

Bore Size

: 6A

Ž

Media Kerja

: Udara

Ž

Ukuran Sambungan

: PT-1/8

Mindman Catalogue

50

3.5

Ž

Tekanan Kerja

: 0 – 9,9 N/cm2 (0 - 9,9 x 105 Pa)

Ž

Tekanan Sebenarnya

: 15 N/cm2 (1,5 x 106 Pa)

Ž

Temperatur Kerja

: 5 – 60 oC

Ž

Berat

: 0.072 Kg

Katup Pengendali 3/2 Push Buttom Katup pengendali 3/2 ini harus mengalirkan udara tekan ke silinder

dalam kedudukan awal, jadi torak terus menerus didesak oleh udara tekan. Katup ini terdiri dari beberapa komponen utama meliputi : 1.

Rumah

2.

Pendorong

3.

Piring Katup

4.

Pegas Tekan

5.

Selongsong dudukan katup

Konstruksi katup 3/2 push buttom diilustrasikan pada gambar 3.5. Simbol rangkaian menurut DIN ISO 1219 Katup 3/2 Push buttom dengan pengoperasikan secara manual

♦ Cara kerja katup Pengendali 3/2 Push Buttom 27) Katup pengendali 3/2 ini (3 sambungan yang dikendalikan, 2 kedudukan sambungan), dalam kedudukkan awal jalan P

27)

Hal 15 Pneumatik Lanjutan

A bebas.

51 Jadi pendorong terus menerus didesak oleh udara tekan dan didorong keatas, R akan tertutup (piringan katup atas (3) gbr.a). Penekanan pada pendorong pada awalnya akan menyebabkan jalan P

A tertutup (gbr.

b). Kemudian selongsong dudukkan katup (5) ditekan keatas oleh gaya pegas (4) dari bawah. Pada penekanan berikut, akan mendorong piringan katup lebih jauh keatas (3), terbawa ke atas karena pendorong (2) yang berbentuk tingkat terdorong oleh gaya pegas. Jalan dari saluran kerja A akan terbuka (gbr. 3). Setelah pendorong (2) dilepaskan, maka pembaliaan kedudukkan awal akan dilakukan oleh pegas. Katup pengendali 3/2 dengan aliran dalam kedudukkan awal ini digunakan untuk mengendalikan katup 5/2 double impuls, bila silinder stamping akan keluar.

Gambar 3.5 Katup Pengendali 3/2 (Push Buttom)

52

3.6

Katup Pengendali 3/2 Roll Switch Katup 3/2 roll switch memiliki cara kerja, sama dengan katup 3/2

push buttom yang digunakan dalam instalasi pneumatik. Hanya cara pengoperasiannya yang berbeda, bila pada katup 3/2 push buttom pengoperasian dengan tangan sedangkan pada katup 3/2 roll switch pengoperasiannya dengan roll peraba. Katup 3/2 roll switch memiliki simbol dan spesifikasi sebagai berikut :

a)

Simbol

b) Spesifikasi 28) : ƒ Produsen

: Mindman

ƒ Tipe

: ACT 105

ƒ Bore Size

: 8A

ƒ Media Kerja

: Udara

ƒ Ukuran Sambungan

: PT-1/4

ƒ

28)

Tekanan Kerja

: 0 – 10 N/cm2 ( 0 – 106 Pa)

ƒ Effective orifice

: 7 mm2

ƒ Temperatur Kerja

: 5 – 60 oC

ƒ Jumlah Saluran

: 3 saluran

ƒ Jumlah Posisi

: 2 posisi

Mindman Catalogue

53

BAB IV PERANCANGAN

4.1

Diagram Rangkaian Perangkat mesin stamping pengendali pneumatik ini terdiri dari

silinder kerja ganda, katup jalan 5/2 double impuls, katup jalan 3/2, katup arus searah dapat disetel, unit suplai dan katup jalan 3/2 roll switch. Instalasi dari alat stamping dengan pengendali pneumatik dapat dilihat pada diagram rangkaian. Diagram rangkaian berfungsi untuk mengetahui kerjasama masingmasing bagian dari suatu instalasi pneumatik. Dan diagram rangkaian untuk alat stamping dapat dilihat pada gambar 4.1.

54

GAMBAR 4.1 DIAGRAM RANGKAIAN

55

4.2

Perhitungan Silinder kerja ganda yang digunakan alat stamping ataupun sliding

ini memiliki spesifikasi sebagai berikut : ¾ Produsen

: Mindman

¾ Tipe

: MCMA Double acting cylinder

¾ Diameter dalam

: ∅20mm(stamping)dan ∅25mm(sliding)

¾ Media kerja

: Udara

¾ Panjang langkah (Stroke) : 50 mm dan 100 mm ¾ Tekanan kerja maksimum : 7 N/cm2 (7 ¾ Tekanan sebenarnya

: 10 N/cm2 = 106 Pa

¾ Tekanan kerja minimum

: 0.6 N/cm2 = 6.104 Pa

¾ Port size

: PT 1/8

¾ Kecepatan kerja

: 50 – 500 mm/sec (5 – 50 cm/sec)

¾ Temperatur Kerja

: 5 – 60 oC

¾ Pelumasan

: Tanpa Pelumasan

Dengan mengasumsikan tekanan stamping (p1) yang dibutuhkan adalah sebesar 50 N/cm2, maka gaya-gaya yang dibutuhkan adalah : 1. Silinder Stamping a) Pada Posisi Torak Bergerak Maju

♦ Luas penampang torak ( Ap1 ) Ap1 =

=

π 4

× D2

3,14 × 202 mm 4

56 = 314 mm2 = 3,14 x 10-4 m2

♦ Karena tekanan torak silinder bergerak maju, adalah p1 =

FRb AP1

→

50 N/cm2 =

FRb 3,14cm 2

maka gaya yang dihasilkan pada silinder 1 untuk torak memberikan gaya penyetempelan adalah :

♦ Gaya cicin torak bergerak maju FRB = p1 . APl = (50 N/cm2) . (3,14 cm2) = 157 N

♦ Kecepatan rata-rata torak bergerak, berdasarkan persamaan adalah vp1 =

Stroke(mm) 50mm = waktu ( s ) det ik = 5 cm/s = 0.05 m/s

♦ Debit udara dalam silinder 1 pada saat torak bergerak keluar adalah : Qsilinder = vp1 . Ap1

⎞ ⎛π = vp1 . ⎜ × D 2 ⎟ ⎝4 ⎠ ⎛ 3,14 2 ⎞ × 2 ⎟ cm2 = 5 cm/s . ⎜ ⎠ ⎝ 4 = 15,7 cm3/s = 1,57 x 10-5 m3/s

♦ maka kebutuhan udara didalam silinder stamping saat bergerak maju, dalam 1 menit adalah

57 Q = ASn

pe + pamb 3 m /min pamb

= ( 3,14 cm2 ) . ( 5 cm ) . (60 / s ) .

50 + 10 10

= 5652 cm3/min = 9,42 x 10-5 m3/s

b) Pada kondisi torak bergerak balik Karena debit aliran besarnya sama untuk setiap penampang didalam silinder, apabila kedua penampang dalam silinder adalah A1 dan A2 maka keduanya mempunyai kecepatan sendiri-sendiri. Dengan nilai tekanan (p1) dan luas penampang torak (AP) serta luas penampang batang torak (AR) telah diketahui, maka :

♦ Luas penampang batang torak AR =

=

π × D2 4

(

=

(

π × d p 2 − dr 2

3,14 × 22 − 12 4

)

4

)

= 2,356 cm2 = 2,356 x 10-4 m2

♦ Berdasarkan hukum Boyle, bahwa p1V1 = p2V2 = tetap, maka : ⎛V ⎞ p2 = p1 ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ⎝ V2 ⎠

dimana, V1, V2 , adalah volume dimasing-masing tempat, yaitu : V1 = Asilinder . S silinder = ( 3,14 cm2 ) . ( 5 cm ) = 15,7 cm3 = 1,57 x 10-5 m3

58

V2 = AR . S batang torak = ( 2,356 cm2 ) . ( 5 cm ) = 11,78 cm3 = 1,178 x 10-5 m3 maka, ⎛V ⎞ p2 = p1 ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ⎝ V2 ⎠ ⎛ 15,7cm3 ⎞ ⎟ = ( 50 N/cm2 ) ⎜⎜ 3 ⎟ ⎝ 11,78cm ⎠

= 66,64 N/cm2

♦ maka gaya yang ditimbulkan pada saat torak bergerak balik adalah: FRa = p2 ( Ap – AR ) = 66,64 N/cm2 ( 3,14 cm2 – 3,36 cm2 ) = 52 N Dengan persamaan kontinuitas diperoleh kecepatan torak bergerak balik, yaitu : Q1 = Q2 Ap1 . vp1 = Ap2 . vp2 ( 3,14 ) ( 5 ) = ( 2,36 ) vp2 vp2 =

(3,14)(5) 2,36

= 6,65 cm/s = 6,65 x 10-2 m/s

♦ Maka kebutuhan udara didalam silinder stamping saat bergerak balik, dalam 1 menit, adalah :

59 pe + pamb 3 m /min. pamb

Q = Asn

⎛ 50 + 10 ⎞ = (2,36 cm2 ) ( 5 cm ) ( 60 /min ) ⎜ ⎟ ⎝ 10 ⎠ = 4248 cm3 / min. = 7,08 x 10-5 m3/s

Gambar 4.2. Sketsa silinder kerja ganda 29) 2. Silinder Sliding Pada kondisi torak bergerak maju dan mundur dengan kondisi media kerja yang sama dengan silinder 1, maka diperoleh : a) Pada kondisi torak bergerak maju Dengan tekanan kerja diasumsikan sama dengan silinder 1, p1 = 50 N/cm2, dengan luas penampang torak sebesar :

♦ Luas penampang torak AP1 = =

π × D2 4

π × (25) 2 4

= 491 mm2 = 4,91 cm2 = 4,91 x 10-4 m2

26)

Hal 152 Modern Hidraulycs

60 ♦ Karena tekanan torak silinder bergerak maju, adalah : p1 =

FRb AP1

maka gaya yang diberikan silinder 2 untuk mendorong material adalah: FRb = p1 . AP1 = ( 50 N/cm2 ) . ( 4,91 cm2 ) = 245,5 N

♦ Kecepatan rata-rata torak bergerak, berdasrkan persamaan adalah vtorak =

Stroke(mm ) 100mm = Waktu ( s ) det ik

= 10 cm/s = 0,1 m/s

♦ Debit udara didalam silinder 2 pada saat torak bergerak keluar adalah : Qsilinder = vp1 . Atorak = ( vp1 ) .

π × D2 4

⎛ π × (2,5) 2 ⎞ ⎟⎟ cm2 = ( 10 cm/s ) . ⎜⎜ 4 ⎝ ⎠

= 4,9 cm3/s = 4,9 x 10-6 m3/s

♦ Maka kebutuhan udara didalam silinder sliding saat bergerak maju, dalam 1 menitnya, adalah

61 Q = A.s.n.

pe + pamb 3 m /min pamb

⎛ 50 + 10 ⎞ = ( 4,9 cm2 ) . ( 10 cm ) . ( 60 / menit ) . ⎜ ⎟ ⎝ 10 ⎠ = 17640 cm3/min = 2,94 x 10-4 m3/s

b) Pada kondisi torak bergerak balik Dengan nilai tekanan ( p1 ) dan luas penampang torak ( Ap ) serta luas penampang batang torak ( AR ) telah diketahui, maka :

♦ Luas penampang batang torak AR =

=

π × D2 4

=

π × (d p 2 − d r 2 ) 4

π × (2,52 − 12 ) 4

= 4,12 cm2 = 4,12 x 10-4 m2

♦ Berdasarkan Hukum Boyle, bahwa p1v1 = p2v2 = tetap, maka : ⎛V ⎞ p2 = p1 ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ⎝V 2 ⎠

dimana, V1, V2, adalah volume dimasing-masing tempat, yaitu : V1 = A silinder . S silinder = ( 4,91 cm2 ) . ( 10 cm ) = 49,1 cm3 = 4,91 x 10-5 m3 V2 = A r . S batang torak = ( 4,12 cm2 ) . ( 10 cm ) = 41,2 cm3 = 4,12 x 10-5 m3

62 maka, ⎛V ⎞ p2 = p1 . ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ⎝ V2 ⎠ ⎛ 49,1cm3 ⎞ ⎟ = (50 N/cm ) . ⎜⎜ 3 ⎟ 41 , 2 cm ⎝ ⎠ 2

= 60 N/cm2

♦ maka gaya yang ditimbulkan pada saat torak bergerak balik adalah, FRa = p2 . ( AP – AR ) = 60 N/cm2 . ( 4,91 cm2 – 4,12 cm2 ) = 47,4 N Dengan persamaan kontinuitas diperoleh kecepatan torak bergerak balik, yaitu : Q1 = Q2 Ap1 . vp1 = Ap2 . vp2 ( 4,91 ) . ( 10 ) = ( 4,12 ) . vp2 vp2 =

(4,91)(10) = 12 cm/s = 0.12 m/s 4,12

♦ Maka kebutuhan udara didalam silinder sliding saat bergerak balik, dalam 1 menitnya, adalah : Q = A.s.n.

pe + pamb 3 m /min pamb

⎛ 50 + 10 ⎞ = ( 4,12 cm2 ) . ( 10 cm ) . ( 60 / menit ) . ⎜ ⎟ ⎝ 10 ⎠ = 14832 cm3/min = 2,472 x 10-4 m3/s

63

BAB V PROSEDUR PENGOPERASIAN

Benda kerja akan dicap dengan stempel. Kekuatan cetak harus selalu merata dan dapat distel sampai batas tertentu. Adapun benda kerja yang akan distempel harus dibawa ke meja stempel, dan gerakkan benda kerja kearah horizontal dilakukan dengan tangan dan gerakkan horizontal setelah benda kerja distempel dilakukan dengan silnder 2 ( Sliding ) dan gerakkan silinder 1 ( Stamping ) dilakukan dengan kontrol pneumatik.

5.1

Persiapan Pengoperasian Sebelum melakukan pengoperasian stamping dengan kontrol

pneumatik dilakukan persiapan sebagai berikut : 1. Menyiapkan alat kerja 2. Memasang

komponen-komponen

dan

menyambung

sesuai

dengan ketentuan 3. Pemeriksaan fungsi seluruh komponen sesuai dengan diagram rangkaian 4. Sebelum menjalankan instalasi perhatikan kondisi unit suplai (Filter Regulator Lubricant ) dalam kondisi tertutup.

64

5.2

Langkah Pengoperasian Langkah-langkah dalam menjalankan alat stamping ini meliputi :

1. Sebelum mengisi dan menghidupkan kompresor buanglah kadar air yang tersisa dalam tabung kompresor 2. Hidupkan kompresor untuk pengisian udara tekan yang akan digunakan dan perhatikan kondisi kedua silinder dalam posisi awal ( masuk ) 3. Sebelum menjalankan alat periksa kembali instalasi terutama pada bagian sambungan tubing dan plug in 4. Buka pengunci unit suplai dengan cara menarik ke atas kemudian atur tekanan udara sesuai dengan ketentuan yang diijinkan 5. Alat telah siap digunakan dan untuk mengoperasikan alat dengan menekan saklar push buttom. Catatan: Apabila pada saat pengoperasian terjadi blocking (alat stamping mengalami kemacetan yaitu tidak bergeraknya silinder baik keluar atau masuk ), hal yang harus dilakukan adalah : 1. Turunkan tekanan kerja pada unit suplai sampai pada posisi 0 dan matikan 2. Matikan aliran udara tekan dari kompresor 3. Untuk me-reset (mengembalikan posisi awal silinder), lepas tubing (selang) pada katup pengendali 5/2 double impuls pada saluran A dan B 4. Kemudian tekan kepala silinder ke posisi awal

65 5. Buang udara tekan pada sistem dengan menekan katup 3/2 push button. 6. Hubungkan kembali saluran A dan B pada katup 5/2 double impuls ke silinder. Sebelum pengoperasian kembali, periksa rangkaian.

5.3

Langkah Mematikan Langkah dalam mematikan alat meliputi : 1. Turunkan tekanan kerja dalam memperhatikan alat ukur pada unit suplai 2. Buang udara tekan yang tersisa pada regulator 3. Bila sudah tidak ada udara tekan, kuncilah unit suplai dan matikan kompresor

5.4

Keselamatan Kerja Perhatikan tekanan kerja pe1 atur pada tekanan yang diizinkan.

Pada penyambungan instalasi agar diperhatikan, batang torak dapat segera pindah, karena kedudukkan sambungan katup jalan 5/2 tidak terlihat dari luar. Membebaskan lintangan batang torak. Dalam mencari kesalahan penyambungan udara tekan dalam kondisi tidak mengalir dan roll switch tidak boleh sama sekali tertekan.

66

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1

Kesimpulan Berdasarkan hasil perancangan dan perhitungan alat stamping

sistem control pneumatik ini, Diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1.

Pada silinder kerja ganda dengan tekanan tertentu besarnya gaya pada gerak maju akan lebih besar dibanding gerak balik, hal ini dibuktikan dengan hasil perhitungan pada hasil FRb > FRa , untuk silinder stamping maupun silinder sliding. Hal ini diakibatkan pada luas penampang torak silinder maju lebih besar dibanding luas penampang torak silinder mundur.

2.

3.

Pada instalasi stamping ini menggunakan :

•

2 buah silinder double acting

•

2 buah katup pengendali 5/2 double impuls

•

2 buah katup pengendali 3/2 roll switch

•

2 buah katup pengendali 3/2 push buttom

•

1 buah unit suplai ( filter Regulator Lubricant )

•

6 buah letter T

•

dan sebagai konektor menggunakan tubing

Dengan mengasumsikan tekanan ( p ) pada silnder stamping dan silinder sliding sebesar 50 N/cm2, maka diperoleh :

67

♠

Gaya torak maju ( FRb)

♠ ♠ ♠ ♠

6.2

Slinder

Stamping

Sliding

157

Satuan

245,5

N

Gaya torak mundur(FRa ) 52

47,4

N

Kecepatan Torak ( vp1 )

5

10

cm/s

(0,05)

(0,1)

(m/s)

Kecepatan torak ( vp2 )

6,65

12

cm/s

(6,65 x 10-2)

(0,12)

(m/s)

17640

cm3/min.

(2,94 x 10-4)

(m3/s)

14832

cm3/min.

(2,472x 10-4)

(m3/s)

Kebutuhan udara dalam 5652 silinder (Q) gerak maju

♠

Silinder

(9,42 x 10-5)

Kebutuhan udara dalam 4248 silinder (Q) gerak (7,08 x 10-5) mundur

Saran Suatu proses produksi, seperti feeding sebagai pengumpan, sorting

sebagai pemindah dan stamping sebagai pemberi label. Banyak melibatkan mesin atau alat yang menggunakan sistem pneumatik. Dalam aplikasi alat stamping merupakan bagian dari satu kesatuan unit produksi, dimana unit-unit ini bisa seperti yang telah disebutkan diatas. Agar alat stamping ini menjadi bagian dari suatu proses produksi yang lengkap, kepada mahasiswa yang akan mengambil tugas akhir sekiranya dapat melengkapi alat stamping ini dengan conveyor sistem atau handling sistem dan lain sebagainya.

68

Simbol

Persamaan

Satuan SI

l

Panjang

m ( Meter )

A

Luas

m2 ( Meter persegi )

V

Volume / isi

m3 ( Meter kubik )

t

Waktu

s ( Detik )

v

Kecepatan

m/s ( Meter perdetik )

Q

Debit Aliran

m3/s (Meter kubik perdetik)

m

Massa

kg ( Kilogram )

ρ

Massa jenis

kg/m3 (Kilogram permeter kubik)

F

Gaya

N ( Newton )

p

Tekanan

Pa ( Pascal )

γ

Berat jenis

N/m3 (Newton permeter kubik)

g

Gravitasi

m/s2 ( Meter perdetik kuadrat)

T

Suhu

K ( Kelvin )

7

DAFTAR PUSTAKA

William Wolansky Arthur Akers,

1988.

Modern Hydraulics The Basics

at Work. Maxwell Macmillan International Editions, New York.

Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 1997. Dasar Pneumatik. PT. Krakatau Steel. Cilegon.

Thomas Krist, Dr. Ing. 1993. Dasar-dasar Pneumatik. Erlangga. Jakarta.

Pusat Pendidikan dan Pelatihan,

1997. Pneumatik Lanjutan.

PT.

Krakatau Steel. Cilegon.

Mindman, 2007. Product Catalogue . PT. Samudra Teknindo Pneumatik, Jakarta.

Agus

Maryono,

Dr.Ing.Ir,

N.Eisenhauer,

Prof.Dr.Ing

&

W.Muth,

Prof.Dipl.Ing. 2001. Hydrolika Terapan, Cetakan Kedua. PT. Pradnya Paramita Jakarta.