BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi berkembang sangat pesat, salah satu contoh perkembangan teknologi adalah semakin berkembang dan canggihnya teknologi dalam bidang industri. Dengan berkembangnya mesin-mesin industri yang semakin canggih dapat meningkatkan kualitas, produktivitas, mempermudah proses produksi dan lain-lain. Industri sandal dan sepatu merupakan jenis industri kecil, menengah dan besar yang menggunakan mesin-mesin untuk memproduksi sandal dan sepatu bagi keperluan masyarakat. Dalam rangka menghadapi pasar bebas yang saat ini sudah dilaksanakan oleh pemerintah, industri sandal dan sepatu dalam negri seperti yang terdapat didaerah wedoro-sidoarjo perlu berusaha meningkatkan teknologi mesin-mesin yang digunakan untuk membuat sandal dan sepatu supaya dapat menghasilkan produk sandal dan sepatu yang berkualitas. Salah satu inovasi paling banyak dikembangkan dalam perindustrian adalah pneumatik, pneumatik tersebut dapat digunakan berbagai macam untuk alat aplikasi alat yang menggunakan pneumatik dapat dibuktikan banyak membantu pekerjaan manusia. Peralatan pemotong spon sederhana untuk membuat sandal dan sepatu telah banyak digunakan dimasyarakat dalam industri rumah tangga, sedangkan penggunaan perangkat pneumatik pada dasarnya memberikan kemudahan serta kecepatan dalam pengoperasian. Dalam tugas akhir ini kami memberikan suatu perencanaan alat untuk memotong spon dari spon sandal dan sepatu, dengan menggunakan sistem pneumatik yang berfungsi untuk memotong spon (sistem cutting), dengan sistem menekan / memberikan gaya pada mal yang berfungsi sebagai tool (pisau) sampai material (spon) terpotong dan berbentuk seperti mal. Dalam industri rumah untuk membuat peralatan pemotong spon masih banyak menerapkan metode sederhana untuk meningkatkan efisiensi dan produktivitas adalah membuat mesin dimana mesin dapat bekerja dengan efisien namun sederhana 1
dan terjangkau untuk industri rumah dalam negri guna mengantisipasi persaingan pasar bebas saat ini. Maka dalam tugas akhir ini kami akan merencanakan pembuatan alat pemotong spon dengan sistem penekanan pneumatik, mulai dari perencanaan sistem hidrolis pneumatik, daya pneumatik, untuk mendapatkan hasil perhitungan yang tepat dan efisien pada mesin pemotong spon dengan sistem pneumatik yang akan kami buat. 1.2 Perumusan Masalah Dari uraian diatas dapat disimpulkan permasalahan yang muncul pada penelitian ini adalah : a. Bagaimana menentukan diameter cilynder pneumatik pada mesin pemotong spon sistem pneumatik b. Bagaimana perencanaan ulang spesifikasi komponen perangkat pneumatik yang sesuai dengan beban 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penulisan tugas akhir ini adalah : a. Perencanaan awal diambil tekanan operasi sistem 60psi dengan gaya pembentukan yang terjadi pada spon sandal yang umum digunakan b. Dengan merencanakan spesifikasi yang dibutuhkan yang meliputi pipa saluran, kompresor, sirkuit pneumatik, dan lain-lain 1.4 Tujuan Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk merencanakan ulang alat pemotong spon dengan memanfaat sistem tenaga pneumatik dan mengevaluasi proses operasional pemotongan spon sandal dan sepatu. a. Dihasilkannya suatu alat pemotong spon sandal dan sepatu dengan sistem pneumatik yang efisien, ekonomis dan terjangkau bagi masyarakat b. Memprcepat proses produksi c. Menghasilkan produk yang berkualitas bagus d. Menghsilkan kontruksi alat yang akurat dan aman digunakan 2
1.5 Manfaat Manfaat yang bisa diambil dari perencanaan dan pembuatan alat pemotong spon sandal dan sepatu dengan tenaga pneumatik ini diharapkan : a. Mampu melakukan pemotongan spon dengan cepat b. Mampu meningkatkan jumlah produksi c. Dapat digunakan di industri kecil d. Terciptanya alat yang efisien, ekonomis, dan sederhana e. Mampu meminimalisir biaya pengadaan alat yang dikeluarkan agar terjangkau untuk industri rumah 1.6 Sistematika Penulisan Dalam penulisan tugas akhir ini, sistematika penulisan yang digunakan adalah sebagai berikut :
3
BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini diberi penjelasan mengenai latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan tugas akhir. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pada bab ini dijelaskan mengenai dasar teori yang dipakai untuk membahas permasalahan didalam tugas akhir. BAB III METODOLOGI PENELITIAN Pada bab ini tentang bagaimana proses pengerjaan dan perencanaan ulang alat pemotong spon sandal dan sepatu dengan sistem pneumatik. BAB IV PENGUMPULAN, PENGOLAHAN DAN ANLISA DATA Pada bab ini dijelaskan/diuraikan mengenai perencanaan dalam mengevaluasi alat yang mencakup perhitungan hingga dimensi dari peralatan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini memberikan penjelasan mengenai hasil kerja dari peralatan yang telah dibuat dengan memberikan kesimpulan dan saran. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
4
BAB II DASAR TEORI 2.1 Sistem Pneumatik 2.1.2 Persamaan Dasar Pneumatik Sebagai hukum-hukum dasar udara bertekanan, terdapat hukum pascal dan hukum Boyle. a. Hukum pascal Tentang perpindahan tekanan statis, terdapat hukum pascal yang secara eksperimen dibuktikan oleh Boyle. Hukum pascal ini menyatakan bahwa tekanan yang dihantarkan ke suatu bagian dari fluida statis dalam sebuah ruangan tertutup akan bekerja tegak lurus pada semua bagian dalam ruangan tertutup itu.
Gambar 2.1 Ilustrasi hukum pascal Pada gambar 2.1 menerangkan apabila permukaan A ditekan dengan gaya F, maka tekanan yang terjadi adalah sebagai berikut :
P 1=
(Esposito,:67)
Sehingga tekanan sebesar P akan diteruskan kesegala arah atau kesemua bagian pada sistem, sehingga permukaan A2 terangkat dengan gaya sebesar : F2 = P2 . A2 Karena P1 = P2, maka :
=
(Esposito,:67)
5
b. Hukum Boyle Hukum Boyle-mariote menyatakan bahwa ‘’ pada temperatur konstan volume ( V )gas berbanding berbalik dengan tekanannya ( P ) ‘’ pada saat sebuah piston silinder didorong volume gas berkurang karena tekanan gas naik.
P .V = Konstan ( Esposito,:455 )
Gambar 2.2 Ilustrasi hukum boyle-mariote 2.1.3 Ciri-ciri Pneumatik Pengertian pneumatik meliputi alat-alat pergerakan, pengukuran, pengaturan, pengendalian, perhubungan, dan perentangan yang meminjam ( mengambil ) gaya dan penggeraknya dari udara mampat. Persaingan antara alat-alat pneumatik dengan alat-alat mekanik, hidrolik atau elektrik makin menjadi besar, sering kali sistem-sistem pneumatik diutamakan karena : a. Paling banyak dipertimbangkan untuk beberapa hal dalam mekanisasi dan otomatis. b. Dapat bertahan lebih baik terhadap keadaan kerja tertentu. Ciri-ciri utama pneumatik dapat dilihat dari keuntungannya dibandingkan dengan menggunakan peralatan hidrolik minyak atau peralatan listrik. a. Fluida kerja yang mudah didapat dan mudah diangkat karena udara dimana saja tersedia dalam jumlah yang tak terhingga dan saluran balik tidak diperlukan karena udara bekas dapat dibuang dengan bebas sedang pada sistem elektrik dan hidrolik memerlukan saluran balik. b. Aman terhadap kebakaran dan ledakan, dalam ruangan dengan resiko timmbulnya kebakaran, alat-alat pneumatik digunakan tanpa membutuhkan pengaman yang mahal dan luas. 6
c. Rasional ( menguntungkan ) Pneumatik adalah 40 -50 kali lebih murah dri pada tenaga otot. Hal ini sangat penting pada mekanisasi dan otomatisasi produksi serta komponen - komponen untuk peralatan pneumatik tanpa pengecualian adalah lebih murah jika dibandingkan dengan komponen – komponen peralatan hidrolik. d. Energi pneumatik dihantarkan melalui pipa untuk menjalankan alat – alat mekanik, kecepatannya dapat diatur secara bebas oleh pengontrol kecepatan dan gaya pendorongannya diatur oleh valve pengontrol tekanan dan selang – selang elastiks memberikan kebebasan pindah yang besar sekali dari komponen pneumatik ini. e. Sirkuit pneumatik pada umumnya memakai tekanan 6 – 10 kgf/cm2, menghasilkan output yang lebih dari pada sirkuit hidrolik, maka dari itu lebih cocok untuk pekerjaan ringan ( light duty ). f. Udara bertekanan mempunyai tahanan atau resistansi yang kecil terhadap aliran ( flow ) dan dapat disalurkan dengan lebih cepat dari pada tenaga hidrolik. g. Udara kempaan merupakan media kerja yang sangat cepat. Ini memungkinkan kecepatan kerja tinggi untuk dicapai. Dengan komponen – komponen udara kempaan, kecepatan dan daya mampu di ubah – ubah secara tak terbatas. 2.1.4 Kompresor Udara kompresor udara berfungsi untuk memproduksi udara bertekanan dimana udara diambil darik udara bebas dengan tekanan atmosfer dan dimampatkan sampai tekanan kerja yang diinginkan. Kompresor ini memakai energi listrik untuk memutar motor. Kompresor bekerja memanfaatkan udara dengan mengkompresi udara kedalam satu ruangan kemudian mengurangi / memperkecil volume dari ruangan tersebut ada dua tipe yaitu : a. Kompresor torak resiprok Kompresor ini banyak dipakai, karena dapat diigunakan bukan hanya mampu pada tekanan rendah maupun menengah, tetapi juga untuk tekanan tinggi. Batas tekanan ada diantara kira – kira 100 kpa ( 1 bar / 14,5 psi ) sampai beberapa ribu kpa ( bar / psi ). Kompresor torak resiprok dibagi dua jenis yaitu : Kompresor torak Prinsip kerja kompresor torak hampir sama dengan prinsip kerja motor bakar, hanya ada perbedaan pada zat yang diprosesnya. 7
Pemasukan udara diatur oleh katup katup masuk dan katup isap oleh torak yang gerakannya menjauhi katup kemudian didesak / didorong kembali oleh torak pada saat kembali terjadi pengisapan, karup masuk terbuka dan katup buang tertutup, serta pada waktu penekanan terjadi sebaliknya demikian seterusnya sampai mencapai tekanan yang diinginkan pada tangki penampung. Kompresor diaphrapma Pada jenis ini penempatan torak dipisahkan dengan ruangan penyedot oleh sebuah diaphragma, udara tidak masuk dan tidak berhubungan langsung dengan bagian – bagian yang bergerak oleh karena itu udara selalau dijaga dan bebas dari oli. b. Kompresor rotari Kompresor sistem rotari ( putar ) adalah kompresor dengan rotor yang berputar. Udara masuk dalam ruangan, kemudian pada saat yang sama volume ruangan diperkecil dan udara dalam ruangan dimampatkan atau dikompresi. Kompresor jenis ini dibagi dalam 3 jenis, yaitu : Kompresor rotari baling-baling (Vane Compressor) Secara eksentrik rotor dipasang berputar dalam rumah yang berbentuk silindris yang mempunyai lubang masuk dan lubang keluar. Keuntungan dari kompresor ini aadalah karena mempunyai bentuk yang pendek dan kecil, sehingga menghemat ruangan. Kompresor ini tidak berisik dan dapat menghantarkan udara secara terus-menerus. Kompresor Ulir (Screw Compressor) Dua rotor yang saling berpasangan yang satu mempunyai bentuk cekung dan yang lain mempunyai bentuk cembung, memindahkan pemasukan udara secara aksial kesisi yang lainnya. Roots Blower Kompresor jenis ini, udara dibawa dari satu sisi kesisi yang lainnya tanpa ada perybahan volume. Tapi torak membuat penguncian pada bagian sisi yang bertekanan. Penampung udara bertekanan (Receiver) berfungsi untuk menstabilkan pemakain udara bertekanan. Penampung udara bertekanan yang kebanyakan dipakai adalah tangki karena mempunyai sifat akan memperhalus fluktuasi tekanan dalam jaringan ketika udara dipakai oleh jaringan tersebut. Dan lagi luas permukaan yang besar dari penampung akan mendinginkan udara dalam tangki itu sendiri.
8
Jadi penampung udara bertekanan mempuyai fungsi sebagai berikut : a. Menstabilkan pemakaian udara bertekanan b. Mendinginkan udara dalam tangki c. Menghindari presure drop ( penurunan tekanan ) apabila sejumlah besar udara dipakai dalam waktu yang relatif singkat d. Menyediakan udara bertekanan untuk suatu jangka waktu tertentu dalam masa kecemasan seperti waktu kompresor dimatikan karena listrik padam. Perlu diperhatikan bahwa tangki udara harus dilengkapi dengan alat pengukur tekanan (pressure gauge), katup pengaman (safety valve) dan switch tekanan. Penggerak tergantung pada syarat – syarat cara kerja, kompresor digerakkan oleh motor listrik selain itu juga digerakkan oleh motor listrik selain itu juga digerakkan oleh motor bakar ( bensin dan diesel ). 2.1.5 Air filter ( saringan udara ) Udara di atmosfer yang dikempa oleh kompresor mengandung bendabenda pengotor seperti debu, oli residu, uap basah dan butiran-butiran halus lainnya. Apabila udara ditekan dengan kompresor, udara kompresi tersebut akan mengandung sejumlah pengotor atau cemaran. Jika udara yang berisi cemaran tersebut masuk kedalam peralatan pneumatik, dia akan merusak peralatan seperti dudukan katup, keausan packing dan bagian bergerak lainnya. Penyaring udara kempaan digunakan untuk menghilangkan semua bentuk pengotor yang terkandung dalam udara, sehingga didapatkan udara yang bersih sebelum didistribusikan keperalatan pneumatik. Dengan adanya udara yang bersih ini akan memperpanjang umur dari peralatan pneumatik. Penyaring udara dapat dipasang sebagai perlengkapan tunggal atau unit gabungan dengan pelumasan dan pengatur tekanan. Syarat – syarat saringan udara : a. Mempunyai tempat penampung cairan yang besar. b. Temnbus pandang dan tahan pecah, mangkuk saringan dengan keran pembuang. c. Dapat dicuci dan bagian – bagian saringannya dapat diganti – ganti. d. Dapat membuat putaran air dengan baik. e. Memungkinkan untuk pengeluaran cairan otomatis. f. Memungkinkan untuk pembersihan tanpa penggantian saringan.
9
Pada gambar 2.3 Ketika udara memasuki saringan, udara kempaan harus mengalir melalui lubang putaran angin (l). ini menyebabkan udara yang berputar dahulu. Gerakan sentrifugal menyebabkan butiran-butiran air dan benda-benda padat yang ikut terlempar melwan dinding dalam mangkuk saringan (2). Kotorankotoran mengalir dan akhirnya terkumpul dibagian bawah mangkuk. Udara kempaan mengalir melalui dinding-dinding saringan (filter catridge) (3) kesaluran luar. Mangkuk saringan harus sering-sering dibersihkan dari butiran-butiran debu dan karat yang sudah terperangkap didalamnya, karena jika tidak demikian lubang-lubang lalunya akan tersumbat atau lebar saringannya terkurangi. Hal yang perlu diperhatikan bahwa apabila cairan dan kotoran (kondensat) yang terkumpul pada bagian bawah mangkuk sudah tercapai pada tinggi maksimum yang ditentukan maka cairan tersebut harus dikeluarkan. Hal ini dapat dilakukan dengan memutar baut (4) searah jarum jam.
Gambar 2.3 Filter pneumatik 2.1.6 Regulator ( pengatur tekanan ) Tekanan yang keluar dari kompresor masih mempunyai tekanan tinggi, dan ini lebih tinggi dari pada tekanan yang terdapat pada bagian-bagian control atau bagian kerjanya. Untuk mengatur tekanan udara yang didistribusikan kebagian control dan kerja digunakan regulator (pengatur tekanan). Biasanya alat ini dipasang secara bersatu dengan penyaring udara. Setelah udara keluar dari saringan kemudian masuk pada regulator untuk diatur tekanannya sampai pada batas tekanan yang diinginkan. 10
Jadi tujuan dari pada regulator adalah untuk menjaga tekanan operasi (tekanan sekunder) sebenarnya tanpa melihat perubahan tekanan dalam ssaluran (tekanan primer) dan pemakain udara.
Gambar 2.4 Pengatur tekanan Pada gambar 2.4 Udara kempaan mengalir kedalam pengatur tekanan dan bertindak atas diaphragma (1). Paegas (2), yang memberikan gaya tekan dapat diperbesar atau diperkecil dengan memakai baut penyetel (3), bekerja menurut sisi-sisi lain permukaan diaphragma (1). Apabila udara bertekanan dipakai pada saluran keluar (tekanan sekunder), gaya tekan bekerja menurut diaphragma (1) mengecil. Dengan demikian pegas tekan (2) dapat mendorong tangki katup (4) keatas. Udara bertekanan dapat mengalir melalui penampang lintang yang tertutup keluar dari pengatur tekanan. Jika tekanan sekunder (tekanan kerja) naik sampai harga yang distel, misalnya akibat gaya dari luar pada perlengkapan atau penyetelan yang rendah dari pegas penekan (2), pembebanan yang lebih besar pada diaphragma menyebabkan pegas (2) terdorong kebawah. Oleh karena itu batang katub (4) melepas dudukan katup (6), dan bertekanan dapat keluar bebas melalui lubang saluran (7). Udara bertekanan akan terus menerus keluar sampai tekanan yang distel sebelumnya sudah tercapai kembali. Lubang saluran tidak boleh ditutup, karena akan berakibat peralatan dalamnya tidak berfungsi.
11
2.1.7 Pengatur tekanan Biasanya pengatur tekanan dipasang atau dilengkapi dengan sebuah penduga (penukar tekanan yang menunjukkan besarnya udara kempaan yang mengalir sesudah melalui pengatur tekanan/tekanan sekunder). Pada gambar 2.5 Udara mengalir masuk ke pengatur tekanan melalui lubang saluran P. Tekanan dalam pipa Bourdon (2) menyebabkan pipa memanjang. Tekanan lebih besar, mengakibatkan belokan radius lebih besar. Pergerakan perpanjangan pipa diubah ke jarum jam penunjuk (6) melalui tuas penghubung (3), tembereng gigi penggerak (4) dan roda gigi yang digerakkan (5). Tekanan pada saluran masuk dapat terbaca pada skala
Gambar 2.5 Pengukur tekanan 2.1.8 Lubrikator Bagian-bagian yang bergerak dan menimbulkan gesekan memerlukan pelumas. Bagian yang bergerak meluncur termasuk didalamnya peralatan pneumatik (silinder, katup). Untuk menjamin supaya bagia-bagian yang bergesekan pada perlengkapan tersebut dapat bekerja dan dipakai secara terusmenerus, maka harus memberikan pelumasan yang cukup. Jumlah tertentu daripada minyak pelumasan pelumasan ditambahkan kedalam udara bertekanan dengan menggunakan perangkat pelumasan. Keuntungan menggunakan pelumasan : a. Terjadinya penurunan angka geskan. b. Perlindungan terhadap korosi. c. Umur pemakaian lebih lama (awet).
12
Syarat yang harus dipenuhi oleh perangkat lumas : a. Pengoperasian pemeliharaan perlengkapan sederhana. b. Kerja perangakat lumas dengan penuh otomatis. Ketika kerja dimulai dan berakhir, pelumasan juga dimulai dan berakhir. c. Banyaknya oli untuk kontrol pneumatik harus dapat disesuaikan untuk kesesuaian ukurannya. d. Mampu membuat campuran udara dan oli dengan halus dibelakang saluran keluar perangkat lumas. e. Perangkat lumas harus dapat berfungsi sekalipun udara bertekanan yang diperlukan hanya sesaat.
Gambar 2.6 Prinsip venturi Hampir semua perangkat lumas udara kempaan bekerja pada prinsip venture (pengabutan). Perbedaan tekanan (PressureDrop) antara tekanan di depan lubang penyemprot (nozzle) digunakan supaya dapat menyedot cairan (oli) dari bejana dan mencampurnya dengan udara. Perangkat lumas udara bertekanan dapat bekerja hanya ketika ada aliran udara yang cukup. Jika terlalu kecil alirannya, kecepatan aliran pada nozzle tidak dapat menimbulkan perbedaan tekanan (Pressure Drop). Apabila tekanan pada lubang tersempit dari pipa venture lebih kecil daripada tekanan bejana, maka oli dalam bejana akan tersedot dan keluar bersama-sama udara dan bercampur berupa kabut oli.
13
Gambar 2.7 Lubrikator Perangkat lumas (Lubrikator) yang digambarkan pada gambar 2.7 bekerja menurut prinsip venture. Udara kempaan mengalir melewati perangkat lumas A (saluran masuk) ke B (saluran keluar). Katup mengecek (6) menutup lintasan udara ketika tidak ada udara yang saling mengalir. Sewaktu udara mengalir, katup pengecek (6) membuka dan udara kempaan dapat mengalir dengan bebas ke saluran keluar B. Pembatasan (4) dalam lintasan alir menimbulkan penurunan tekanan. Hampa udara ditimbulkan dalam puncak lengkungan penetes (5) dan oli tersedot ke atas melalui pipa oli yang menaik (2). Tetesan-tetesan oli terbawa dalam aliran udara melalui pipa (7) berbentuk kabut. Bentuk tetesan-tetesan oli disemprotkan dan bersatu dengan udara berbentuk kabut diteruskan menuju berbagai macam peralatan pneumatik. Bushing (3) dengan katup pengecek memberikan kemungkinan untuk menambah volume oli dalam gelas, sementara perangkat lumas sedang dalam keadaan kerja. Dengan memakai sekrup pengatur (8), banyaknya oli yang siap dikabutkan dapat disetel. Gelas mangkuk oli (1) harus dijaga selalu bersih, sehingga gelas selalu dapat terlihat (dicek) setiap waktu. Perangkat lumas dipasang secara tegak (vertical). Arah daripada aliran ditunjukan oleh sebuah tanda anak panah, tanda ini harus diamati dengan sungguh-sungguh.
14
2.1.9 Sistem Distribusi Udara Untuk mendistrubusikan udara bertekanan dari kompresor ke peralatan pneumatik lainnya maka diperlukan pipa yang menyalurkan udara bertekanan. 2.1.10 Jenis – jenis Pipa Dalam system pneumatik, pipa saluran udara tersedia dalam berbagau jenis menurut bahannya. Adapun macam-macam jenis pipa pneumatik tersebut, antara lain : a. Metallic pipe : a. Carbon Steel Pipe. b. Stainless Steel Pipe. c. Seamless Copper Pipe. d. Seamless Aluminium Pipe. e. Various Metallic Pipe Coated With Resin. b. Non Metallic Pipe a. Nylon tube. b. Polyturethane tube. c. Polyethylene tube. d. Vinyl tube. e. Teflon tube. f. Rubbert hose for air. Pipa metal umumnya dipakai untuk pipa-pipa di pabrik dan bagian statik dari peralatan besar baja yang paling banyak dipakai karena mempunyai ketahanan dan kekuatan panas yang cukup. Pipa plastik mempunyai daya kerja dan ketahanan korosi yang tinggi, dan cukup murah harganya. Pipa polyurethane lebih fleksibel daripada pipa nylon dan mempunyai fleksibilitas yang lebih tinggi, maka dari itu banyak dipakai di bagian dimana diperlukan piping halus, bagian bergerak dll. Resin yang dipakai untuk pipa polyurethane secara kasar dapat dibagi menjadi tipe ester yang mempunyai ketahanan tinggi terhadap oksidasi dan larutan, dan tipe ester yang mempunyai ketahanan tinggi terhadap hydrolysis dan mikro organisme.
15
Gambar 2..8 Pipa fleksible ( kiri ) dan pipa nylon elastik spiral ( kanan ) 2.1.11 kerugian yang terjadi di dalam pipa Udara yang mengalir melalui pipa akan kehilangan energinya dikarenakan oleh terjadinya gesekan, kerugian tekanan pada peralatan dan mesin terbatas sampai 0,1-0,2 bar (krist, 1993:132). Akan tetapi penyimpangan dari ketentuan diatas masih dapat ditoleransi. Kerugian energi menunjukan adanya kerugian tekanan dimana dapat dinyatakan dalam persamaan Formula Harris :
Pf = Dimana: Pf C L Q Cr D
( Esposito,:508 )
= Pressure drop (psi) = Koefisien yang dideterminasikan dengan eksperimen = Panjang pipa (ft) = Kecepatan aliran udara (ft2/s) = Compression Ratio = Diameter dalam pipa (in)
Untuk koefisien yang dideterminasikan dengan eksperimen dapat ditunjukan sebagai fungsi dari diameter dalam pipa : c=
(Esposito,:508)
sehingga persamaan formula harris menjadi : Pf =
(Esposito,:508) 16
kerugian akibat faktor gesekan pada sambungan pneumatik dapat dihitung dengan formula Harris jika ekivalen dari sambungan diketahui panjang dari saluran pipa termasuk sambungannya. 2.1.12 Aktuator pneumatik Tenaga udara bertekanan dari kompresor diubah menjadi gerakan lurus oleh silinder pneumatik. Besarnya tenaga yang dapat ditimbulkan tergantung pada besarnya tekanan, luas penampang silinder, serta gesekan yang timbul antara dinding dalam dengan batang toraknya. Aktuator pneumatik secara garis besar dibagi menjadi 2, yaitu : a. Songle Acting Cylinder (Silinder Pneumatik Aksi Tunggal). b. Double Acting Cylinder (Silinder Pneumatik Aksi Ganda) a. Single Akting Cylinder (Silinder Pneumatik Aksi Tunggal) Silinder pneumatik single acting bekerja hanya pada satu arah saja, karena hanya mempunyai satu inlet untuk udara bertekanan. Adapun gerakkan dia ke posisi semula dikarenakan ada pegas tekan atsu diapragma.
Gambar 2.9 Single Akting Cylinder Keterangan : 1. Cylinder barrel 2. End cap 3. Piston with piston rod 4. Piston packing 5. Spring
6. Bearing bushing 7. Inlet port 8. Compressed air base 9. Piston rod camber 10. Exhaust port
Pada gambar 2.9 Udara bertekanan mengalir melalui bore (7) ke dalam ruangan yang terdapat disebelah piston (8). Udara bertekanan tadi akan mendorong piston dan menghasilkan gaya sebesar F pada permukaan piston. Kemudian piston dan piston rod akan bergerak sesuai dengan langkah kerjanya.
17
Ketika tekanan udara mulai turun akibat mulai terbentuknya Directional Valve, Compression Spring akan mendorong piston kembali ke posisi semula. Gaya dari pegas (spring) dirancang untuk dapat mengembalikan piston ke posisi awal, dank karena itulah Silinder Single Akting hanya dirancang untuk prinsip kerja satu arah atau hanya untuk proses mendorong dan tidak untuk proses penarikan karena disebabkan oleh keterbatasan dari kemampuan pegas. Silinder Single Akting juga dirancang agar mempunyai langkah kerja yang pendek. Hal ini dikarenakan factor Compression Spring tadi, dimana semakin panjang langkah kerja dari silinder maka semakin besar juga gaya (F) yang berkurang karena dipengaruhi gaya tekan balik dari pegas (spring). Vent Hole (10) didesain terbuka terus sehingga udara dapat bebas keluar masuk dari Piston Rod Chamber (9) selama langkah kerjanya. Simbol internasional dari Silinder Single Akting adalah seperti gambar di bawah ini :
Gambar 2.10 Simbol Silinder Single Acting b. Double Akting Cylinder (Silinder Pneumatik Aksi ganda) Silinder Aksi Ganda (Double Akting) digunakan terutama bila piston diperlukan untuk melakukan krja bukan hanya pada gerakan maju, tetapi juga kerja pada gerakan mundur. Sehingga mempunyai keuntungan yaitu bias dibebani pada kedua arah gerakan batang pistonnya. Sehingga mempunyai keuntungan yaitu bias dibebani pada kedua arah gerakan batang piston. Gaya dorong yang ditimbulkan oleh udara bertekanan, menggerakkan piston pada silinder penggerak ganda dalam dua arah. Gaya dorong yang besarnya tertentu digunakan pada dua arah gerakan maju dan mundur. Gaya yang diberikan pada batang piston adalah lebih besar untuk gerakan maju daripada gerakan mundur. Karena efektif permukaan piston dikurangi pada sisi batang piston oleh luas permukaan batang piston.
18
Silinder Pneumatik Double Akting terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut :
Gambar 2.11a gambar 2.11b Gambar 2.11. Double Akting Silinder Keterangan : 1. Cylinder Barrel 6. Piston Rod Chamber 2. Bearing Cap 7. Inlet Compressed Air 3. End Cap 8. Hexagon Nut 4. Piston Rod 9. Cup Packing 5. Scraper Ring Pada gambar 2.11a Udara bertekanan mengalir dari port A ke ruang yang terdapat di sebelah Piston (7). Maka piston dan Piston Rod akan bergerak karena adanya tekanan yang bertekanan dari piston area (8). Udara yang berada pada Piston Rod Chamber (6). Akan berpindah keluar silinder melalui port B. Pada proses kebalikanya (gambar 2.11b) udara mengalir melalui Port B lalu masuk ke Piston Ring area (9),sehingga piston kembali ke poisisi awal. Karena terdorong oleh piston udara akan keluar melalui port (A). Karena adanya perbedaan ukuran dari Piston Area (8) dan Piston Ring Area (9), maka gaya yanang di hasilkan ketika bergerak keluar dan kedalam akan berbeda walaupun mempunyai besar tekana yang sama. Simbol dari silider Pnumatik Double Akting adalah sebagai berikut:
Gambar 2.12 Simbol Double Akting Cylinder
19
2.1.13 Kemampuan silinder a. Dorongan silinder Gaya dorong silinder dapat dihitung dari diameter tabung silinder, diameter piston rod dan tekanan udara. F=
D2. P (Tenaga fluida pneumatik,:77)
Dimana: F = Gaya dorong silinder (kg) D = Diameter tabung silinder (Cm) P = Tekanan udara (Kgf/Cm2) = koefisien tekenan beban dorong b. Tarikan silinder Gaya tarikan silinder bisa diketahui dengan menggunakan persamaan : F = (D2 – d2) p (Tenaga fluida pneumatik,:77) Dimana: F = Gaya tarik silinder (kgf) D = Diameter tabung silinder (Cm) d = Diameter piston (Cm) p = Tekanan udara (Kgf/Cm2) Koefisien tekanan beban tarik c. Kecepatan langkah silinder Waktu operasi silinder tergantung pada beban dan ukuran dari lubang masuk. Persamaan antara kebutuhan udara dengan kecepatan langkah silinder adalah : Q = D2.V.CR (pneumatik handbook,:201) Dimana : Q = Kebutuhan udara (m3/min) V = Kecepatan langkah silinder (m/det) CR = Compression Rasio D = Diameter Tabung Silinder (m)
20
