BAB II LANDASAN TEORI

Tugas Akhir |

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Pengertian Excavator Halla HE 280 Exacvator adalah alat penggali dengan sistem hidrolik yang memiliki bucket pada bagian lengan yang terpasang di depan dan penggeraknya traktor dengan roda ban atau crawler. Excavator bekerja dengan cara menggerakkan bucket ke arah bawah dan kemudian menariknya menuju badan alat. Pengoperasian excavator umumnya untuk penggalian saluran, terowongan, atau basement. Excavator beroda ban biasanya tidak digunakan untuk penggalian, tetapi lebih sering digunakan untuk pekerjaan umum lainnya. Excavator digunakan pada pekerjaan penggalian di bawah permukaan serta untuk penggalian material keras. Dengan menggunakan excavator maka akan didapatkan hasil galian yang rata. 2.1.1. Cara Kerja dan Bagian- Bagian Hidrolik Excavator Hydraulic

machinery

adalah

mesin

dan

alat-alat

yang

menggunakan daya fluida untuk melakukan kerja. Alat berat adalah contoh umum. Dalam jenis mesin, cairan tekanan tinggi disebut hidrolik fluida ditransmisikan seluruh mesin ke berbagai hidrolik motor dan silinder hidrolik. Fluida dikontrol secara langsung atau secara otomatis oleh katup kontrol dan didistribusikan melalui slang dan tabung. Popularitas mesin hidrolik adalah karena jumlah yang sangat besar kekuasaan yang dapat ditransfer melalui tabung kecil

Universitas Mercubuana 7

Tugas Akhir |

dan selang fleksibel, dan kekuatan tinggi kepadatan dan berbagai macam aktuator yang dapat memanfaatkan kekuatan ini. Mesin hidrolik dioperasikan dengan menggunakan hidrolik, di mana cairan adalah media powering. Pneumatics didasarkan pada penggunaan gas sebagai medium untuk transmisi listrik, generasi dan kontrol.  Force and torque multiplication Fitur mendasar dari sistem hidrolik adalah kemampuan untuk menerapkan gaya atau torsi perkalian dengan cara yang mudah, tergantung pada jarak antara input dan output, tanpa memerlukan persneling atau tuas mekanik, baik dengan mengubah daerah-daerah yang efektif dalam dua terhubung silinder atau perpindahan yang efektif (cc / rev) antara pompa dan motor. Dalam kasus normal rasio hidrolik dikombinasikan dengan kekuatan mekanik atau rasio torsi mesin optimal desain, seperti dalam gerakan-gerakan booming dan trackdrives untuk excavator.  Hydraulic circuits Untuk fluida hidrolik yang melakukan kerja harus mengalir ke aktuator dan motor, kemudian kembali ke reservoir. Fluida ini kemudian difilter dan dipompa kembali. Jalur yang dilalui oleh fluida hidrolik disebut sirkuit hidrolik.Ada beberapa jenis sirkuit hidrolik, yaitu: 

Buka pusat rangkaian. Rangkaian ini menggunakan pompa yang memasok aliran kontinu. Aliran dikembalikan ke tangki melalui katup kontrol pusat terbuka, yaitu saat katup kontrol terpusat maka katup tersebut membuka jalur kembali ke tangki dan fluida tidak untuk tekanan tinggi, atau jika katup kontrol actuated itu cairan rute ke dan dari aktuator dan tangki. Tekanan fluida akan meningkat untuk memenuhi perlawanan, karena pompa memiliki output konstan. Jika tekanan naik terlalu tinggi, cairan kembali ke tangki melalui katup tekanan.



Multiple katup control.

Universitas Mercu Buana

Tugas Akhir |

Jenis rangkaian ini dapat dikatakan murah, pompa perpindahan konstan. Pusat pasokan sirkuit tertutup penuh tekanan untuk katup kontrol, apakah ada katup yang digerakkan atau tidak. Pompa bervariasi aliran memompa cairan hidrolik sangat kecil sampai dengan operator actuates sebuah katup, sehingga katup spul tidak memerlukan pusat membuka jalur kembali ke tangki. Beberapa katup dapat dihubungkan secara paralel sistem pengaturan dan tekanan adalah sama untuk semua katup.  Constant pressure and load-sensing systems Rangkaian pusat yang tertutup ada dalam dua konfigurasi dasar, biasanya terkait dengan variabel regulator untuk pompa yang memasok minyak: 

Constant pressure systems (CP-system) standard. Tekanan pompa selalu sama dengan tekanan pompa pengaturan untuk regulator. Pengaturan ini harus mencakup tekanan beban maksimum yang diperlukan. Pompa memberikan aliran sesuai dengan jumlah yang diperlukan mengalir ke konsumen. CP-sistem menghasilkan kekuatan besar kerugian jika mesin bekerja dengan beban variasi besar tekanan dan tekanan sistem rata-rata jauh lebih rendah daripada pengaturan tekanan untuk regulator pompa. CP desain sederhana bekerja seperti sistem pneumatik. Fungsi hidrolik baru dapat dengan mudah ditambahkan dan sistem cepat menanggapi apabila sistem tekanan konstan (CP-sistem) diturunkan.



Load-sensing sistem (LS sistem). Sistem ini menghasilkan kerugian daya yang lebih kecil sebagai pompa dapat mengurangi kedua aliran dan tekanan yang sesuai dengan kebutuhan beban, tetapi membutuhkan lebih tuning daripada sistem CP terhadap stabilitas

sistem.

LS-sistem

yang

juga

membutuhkan

tambahan

kompensator logis katup dan katup di katup terarah, sehingga secara teknis lebih rumit dan lebih mahal daripada sistem CP. LS-sistem menghasilkan daya konstan kerugian yang terkait dengan penurunan tekanan mengatur untuk pompa regulator: Daya yang hilang = ∆P(LS) ∙ Qtotal ………………………............... (2.1)[1]


Tugas Akhir |

ΔP(LS) rata-rata adalah sekitar 2 MPa (290 psi). Jika aliran pompa ekstra tinggi kerugian tersebut dapat dipertimbangkan. Daya yang hilang juga meningkat jika tekanan beban bervariasi banyak. Daerah silinder, motor pemindahan dan lengan torsi mekanik harus didesain untuk menyesuaikan tekanan beban dalam rangka untuk menurunkan kerugian daya. Tekanan pompa selalu sama dengan tekanan beban maksimum ketika beberapa fungsi yang dijalankan secara bersamaan. Daya input = (maks. tekanan beban + ΔpLS) x jumlah aliran……….

(2.2)[1]

Lima tipe dasar sistem load-sensing, yaitu: 1. Load sensing tanpa Kompensator di katup terarah. Hydraulically dikontrol LSpompa. 2. Load sensing dengan up-stream Kompensator untuk masing-masing terhubung terarah katup. Hydraulically dikontrol LS-pompa. 3. Load sensing dengan hilir kompensator untuk setiap terhubung terarah katup. Hydraulically dikontrol LS-pompa. 4. Beban merasakan dengan kombinasi hulu dan hilir kompensator. Hydraulically dikontrol LS-pompa. 5. Load sensing dengan disinkronkan, baik listrik dikendalikan pumpdisplacement dan katup dikontrol aliran listrik daerah untuk respon lebih cepat, meningkatkan stabilitas dan sistem kurang kerugian. Ini adalah jenis baru LSsistem, belum sepenuhnya dikembangkan.Teknis hilir kompensator terpasang dalam valveblock fisik dapat dipasang hulu sungai, tetapi bekerja sebagai kompensator hilir.Jenis sistem (3) memberikan keuntungan bahwa fungsi diaktifkan disinkronisasi independen terhadap kapasitas aliran pompa. Aliran hubungan antara dua atau lebih fungsi diaktifkan tetap independen dari tekanan beban bahkan jika pompa mencapai sudut putar maksimum. Fitur ini penting untuk mesin yang sering berjalan dengan pompa putar maksimum dan diaktifkan dengan beberapa fungsi yang harus disinkronkan dalam kecepatan, seperti pada excavator. Tipe (4) sistem berfungsi dengan kompensator hulu sungai memiliki prioritas. Contoh: Pengarah-fungsi untuk roda loader. Jenis sistem dengan Kompensator hilir biasanya memiliki merek dagang yang unik,


Tugas Akhir |

tergantung pada model katup, misalnya LSC ( Linde Hydraulics ), LUDV ( Bosch Rexroth, Hydraulics ) dan Flowsharing ( Parker Hydraulics ) dll.  Open and closed circuits

Gambar 2.1 Open and close circuit pada sistem hidrolik excavator[1] 

Open-loop Pump-inlet dan motor kembali ( melalui katup directional ) yang terhubung ke loop istilah tank. Sistem hidrolik berlaku untuk umpan balik istilah yang lebih tepat antara terbuka dan tertutup sirkuit.



Loop tertutup. Motor-return terhubung langsung ke inlet pompa. Untuk menjaga tekanan pada sisi tekanan rendah, memiliki rangkaian pompa muatan ( gearpump kecil ) bahwa pasokan minyak didinginkan dan disaring ke sisi tekanan rendah. Rangkaian loop tertutup, umumnya digunakan untuk transmisi hidrostatik dalam aplikasi mobile. Keuntungan:

Tidak ada arah katup dan tanggapan yang lebih baik, sirkuit bisa bekerja dengan tekanan yang lebih tinggi. Sudut putar pompa mencakup baik positif maupun negatif arah aliran. Kekurangan: pompa tidak dapat dipergunakan untuk fungsi hidrolik lainnya dengan cara yang mudah dan pendinginan bisa menjadi masalah karena keterbatasan pertukaran aliran minyak. High power


Tugas Akhir |

sistem tertutup pada umumnya harus memiliki flush-katup ( berkumpul ) dalam rangkaian. Dalam rangka untuk bertukar lebih banyak mengalir dari aliran kebocoran dasar pompa dan motor, untuk meningkatkan pendinginan dan penyaringan. Katup yang memerah biasanya terintegrasi dalam sirkulasi motor untuk mendapatkan efek pendinginan pada minyak yang berputar di motorhousing itu sendiri. Kerugian pada sirkulasi motor dari efek dan kerugian yang berputar di dapat ballbearings cukup sebagai motorspeeds akan mencapai 4000-5000 putaran / menit atau bahkan lebih di kecepatan kendaraan maksimum. Aliran kebocoran serta tambahan aliran flush harus dipasok oleh pompa muatan. Biaya besar pompa dengan demikian sangat penting jika transmisi dirancang untuk tekanan tinggi dan kecepatan motor yang tinggi. Suhu minyak yang tinggi, biasanya merupakan masalah besar ketika menggunakan transmisi hidrostatik tinggi kecepatan kendaraan lebih lama, misalnya ketika transportasi kerja mesin dari satu tempat ke tempat lain. Oil temperatures tinggi untuk waktu yang lama akan secara drastis mengurangi waktu hidup untuk transmisi. Untuk menjaga suhu minyak turun, tekanan sistem transportasi selama harus diturunkan, yang berarti bahwa perpindahan minimum untuk motor harus dibatasi pada nilai yang masuk akal. Sirkuit tekanan selama pengangkutan sekitar 200-250 bar dianjurkan.Sistem loop tertutup peralatan mobile, umumnya digunakan untuk transmisi sebagai alternatif untuk mekanik dan hidrodinamik ( converter ) transmisi. Keuntungan adalah rasio gear Stepless ( hidrostatik gigi rasio) dan kontrol yang lebih fleksibel dari rasio gear tergantung pada kondisi beban dan operasi. Hidrostatik transmisi biasanya terbatas pada sekitar 200 kW maks. Kekuatan sebagai total biaya terlalu tinggi pada daya yang lebih tinggi dibandingkan dengan transmisi hidrodinamik.  Hydraulic pump Aliran pompa hidrolik fluida ke komponen dalam sistem. Tekanan dalam sistem berkembang pada reaksi menuju beban. Oleh karena itu, sebuah pompa berkapasitas 5.000 psi mampu mempertahankan aliran terhadap beban sebesar 5.000 psi.Pompa memiliki kekuatan kepadatan kira-kira sepuluh kali lebih besar dari motor listrik (berdasarkan volume). Pompa yang didukung oleh


Tugas Akhir |

sebuah motor listrik atau mesin yang dihubungkan melalui roda gigi, V-belt, atau yang fleksibel elastomerik coupling untuk mengurangi getaran.

Gambar 2.2 Pompa hidrolik. Jenis-jenis pompa hidrolik untuk aplikasi mesin hidrolik, yaitu: 

Gear pump. Murah, tahan lama, sederhana. Kurang efisien, karena gear pump adalah konstan perpindahan, dan terutama cocok untuk tekanan di bawah 20 MPa (3000 psi).



Vane pump. Murah dan sederhana, dapat diandalkan (terutama dalam bentuk rotor g). Baik untuk aliran lebih tinggi tekanan rendah output.



Axial piston pump. Banyak dirancang dengan mekanisme perpindahan variabel, untuk memvariasikan aliran output untuk kontrol otomatis tekanan. Ada berbagai desain aksial pompa piston, termasuk swashplate (kadang-kadang disebut sebagai valveplate pump) dan checkball (kadang-kadang disebut sebagai piring bergetar pompa). Yang paling umum adalah pompa swashplate. Sebuah variable sudut pelat swash menyebabkan piston untuk melakukan tekanan balik.



Radial piston pompa. Sebuah pompa yang biasanya digunakan untuk tekanan yang sangat tinggi pada aliran kecil.Pompa piston.Harganya lebih mahal daripada peralatan


Tugas Akhir |

atau baling-baling pompa, tetapi memberikan aliran yang beroperasi pada tekanan yang lebih tinggi, dengan cairan yang sulit dan lama siklus tugas berkesinambungan. Pompa piston membentuk satu setengah dari transmisi hidrostatik.  Katup control. Katup kontrol arah rute fluida aktuator yang dikehendaki. Katup kontrol biasanya terdiri dari spul di dalam besi cor atau baja cetakan. Spul slide ke berbagai posisi di cetakan, persilangan rute alur dan saluran fluida berdasarkan posisi spul. Spul memiliki pusat ( netral ) dalam posisi ini aliran fluida diblokir, atau dikembalikan ke tangki. Menggeser spul ke satu sisi rute cairan hidrolik ke aktuator dan menyediakan jalur kembali dari aktuator ke tangki. Ketika spul digerakkan ke arah yang berlawanan maka pada saat spul kembali ke netral (tengah) posisi aktuator jalur aliran fluida terhambat dan menguncinya di posisi. Katup kontrol arah biasanya dirancang untuk dapat ditumpuk, dengan satu katup untuk setiap silinder hidrolik, dan salah satu masukan cairan mensuplai semua katup dalam tumpukan.Toleransi sangat ketat untuk menangani tekanan tinggi dan menghindari bocor, biasanya memiliki izin kurang dari seperseribu inci (25 μm). Katup blok akan di-mount ke bingkai mesin dengan titik tiga pola untuk menghindari katup mendistorsi blok dan kemacetan katup komponen yang sensitif.Posisi spul dapat digerakkan oleh tuas mekanik, hidrolik tekanan pilot, atau solenoida yang mendorong spul kekiri atau kekanan. Sebuah segel memungkinkan bagian dari spul menonjol di mana dapat diakses oleh aktuator. Blok katup utama biasanya merupakan tumpukan dari rak katup kontrol arah aliran yang dipilih oleh kapasitas dan kinerja. Beberapa katup dirancang untuk menjadi proporsional (laju aliran proporsional dengan posisi katup), sedangkan yang lain mungkin hanya on-off. Katup kontrol adalah salah satu yang paling mahal dan bagian sensitif dari sirkuit hidrolik.Tekanan katup relief. Biasanya digunakan di beberapa tempat di mesin hidrolik, di sirkuit kembali untuk mempertahankan sejumlah kecil tekanan untuk rem, pilot baris, dll. Pada silinder hidrolik, untuk mencegah overload dan hidrolik baris / segel pecah. Pada hidrolik reservoir, untuk mempertahankan


Tugas Akhir |

tekanan positif kecil termasuk kelembaban dan kontaminasi.Tekanan katup mengurangi mengurangi tekanan suplai yang diperlukan untuk berbagai sirkuit. 

Sequence katup. Berfungsi

mengontrol rangkaian sirkuit hidrolik, untuk memastikan

bahwa salah satu silinder hidrolik sepenuhnya diperpanjang sebelum dimulai lagi strokenya. 

Shuttle katup menyediakan atau fungsi yang logis.Periksa katup katup satu arah, memungkinkan untuk mengisi akumulator dan mempertahankan tekanan setelah mesin dimatikan, misalnya: Pilot dikontrol, periksa katup katup satu arah yang dapat dibuka (untuk kedua arah) oleh sinyal tekanan asing. Sering kali tekanan asing berasal dari pipa lain yang terhubung ke motor atau silinder.



Counterbalance katup. Sebenarnya adalah tipe khusus katup yang dikendalikan pilot. Sedangkan katup terbuka atau tertutup, katup mengimbangi cara kerja sedikit mirip dengan pilot kontrol aliran dikontrol.



Cartridge katup. Katup tersebut sebenarnya bagian dalam katup cek, adalah komponen dari rak dengan bungkus standar, membuat katup mudah untuk mengisi blok katup.

Cartridge katup tersedia dalam berbagai konfigurasi, on / off,

proporsional, dll. Cartridge katup umumnya sekrup katup elektrik blok dan dikendalikan untuk menyediakan fungsi logika dan otomatis. 

Hydraulic sekering. Berada pada perangkat keselamatan yang dirancang untuk secara otomatis menutup garis hidrolik jika tekanan menjadi terlalu rendah, atau dengan aman melindungi fluida jika tekanan menjadi terlalu tinggi.



Auxiliary katup. Sistem hidrolik yang rumit biasanya memiliki katup bantu blok untuk menangani berbagai tugas yang tak terlihat ke operator, seperti pengisian akumulator, operasi kipas pendingin, AC, dll. Auxiliary katup biasanya dirancang khusus untuk mesin tertentu, dan dapat terdiri dari logam blok dengan penampungan dan saluran bor. Cartridge katup ulir ke


Tugas Akhir |

penampungan

dan

dapat

dikendalikan

oleh

saklar

listrik

atau

mikroprosesor untuk rute daya fluida yang diperlukan.  Aktuator 

Hydraulic silinder



Rotary aktuator (hidrolik)



Hydraulic motor ( plumbed pompa terbalik )



Hidrostatik transmisi



Brakes

 ReservoirFluida. Hidrolik reservoir memegang kelebihan cairan hidrolik untuk menampung perubahan volume dari silinder ekstensi dan kontraksi, suhu didorong ekspansi dan kontraksi serta kebocoran. Penampung juga dirancang untuk membantu pemisahan udara dari fluida dan juga bekerja sebagai akumulator panas untuk menutup kerugian dalam sistem ketika puncak tekanan digunakan.Beberapa desain dinamis meliputi saluran aliran pada fluida kembali aliran yang memungkinkan untuk reservoir yang lebih kecil.  Accumulators Akumulator adalah bagian dari Common mesin hidrolik. Fungsi akumulator adalah untuk menyimpan energi dengan menggunakan gas bertekanan. Salah satu jenis adalah sebuah tabung dengan piston terapung. Di satu sisi piston adalah bertekanan gas, dan di sisi lain adalah cairan.  Hydraulic fluid Hidrolik fluida adalah kehidupan sirkuit hidrolik. Biasanya minyak bumi dengan berbagai aditif. Beberapa mesin hidrolik memerlukan cairan tahan api, tergantung pada aplikasinya.  Filters Filter adalah bagian penting dari sistem hidrolik. Partikel logam terus-menerus dihasilkan oleh komponen mekanis dan perlu dihilangkan bersama dengan kontaminan lain. Penyaring dapat diposisikan di banyak lokasi. Saringan mungkin berlokasi antara reservoir dan pompa intake. Penyumbatan filter akan menyebabkan kavitasi dan mungkin kegagalan pompa. Kadang-kadang filter terletak antara pompa dan katup kontrol. Susunan ini lebih mahal, karena sistem


Tugas Akhir |

penyaring bertekanan, tapi menghilangkan masalah kavitasi dan melindungi katup kontrol dari kegagalan pompa. Common ketiga lokasi penyaring hanya sebelum garis kembali memasuki reservoir. Lokasi ini relatif tidak peka terhadap penyumbatan dan tidak memerlukan bertekanan perumahan, tapi kontaminan yang masuk ke tangki dari sumber eksternal tidak disaring sampai melewati sistem setidaknya sekali.  Tubes, Pipes and Hoses Tabung hidrolik presisi seamless pipa baja, khusus dibuat untuk hidrolika. Tabung memiliki ukuran standar untuk rentang tekanan yang berbeda, dengan diameter standar hingga 100 mm. Tabung disediakan oleh produsen dalam panjang 6 m, dibersihkan, diminyaki dan dipasang. Tabung yang saling berhubungan oleh berbagai jenis flensa (terutama untuk ukuran yang lebih besar dan tekanan), pengelasan kerucut (dengan o-cincin ), beberapa jenis koneksi dan flare cut-cincin. Pipa hidrolik yang digunakan dalam kasus tabung hidrolik standar tidak tersedia. Umumnya ini digunakan untuk tekanan rendah. Tabung dapat terhubung dengan koneksi threaded, tetapi biasanya oleh Welds. Karena diameter pipa yang lebih besar biasanya dapat diperiksa secara internal setelah pengelasan. Pipa hitam adalah non-galvanis dan cocok untuk pengelasan. Selang hidrolik dinilai oleh tekanan, temperatur, dan fluida kompatibilitas. Selang digunakan ketika pipa atau tabung tidak dapat digunakan, biasanya untuk memberikan fleksibilitas untuk pengoperasian atau pemeliharaan mesin. Selang dibangun dengan karet dan baja lapis. Karet interior dikelilingi oleh berbagai lapisan dari anyaman kawat dan karet. Eksterior dirancang untuk abrasi perlawanan. Jari-jari tikungan selang hidrolik dengan hati-hati dirancang ke dalam mesin, karena kegagalan selang dapat mematikan, dan melanggar selang jari-jari tikungan minimum akan menyebabkan kegagalan. Selang hidrolik umumnya memiliki peralatan swaged baja pada ujungnya. Bagian terlemah dari selang tekanan tinggi adalah sambungan dari selang ke cocok. Kelemahan lain dari selang adalah kehidupan yang lebih pendek karet yang memerlukan penggantian periodik, biasanya jam lima untuk tujuh tahun interval. Pembuluh


Tugas Akhir |

dan pipa untuk aplikasi hidrolik diminyaki secara internal sebelum sistem dijalankan. 2.1.2. Bagian – Bagian Excavator Halla HE 280 Excavator terdiri dari enam bagian utama, yaitu struktur atas yang dapat berputar, boom, lengan ( arm ), bucket, slewing ring, dan struktur bawah. Boom, lengan dan bucket digerakkan oleh sistem hidrolik. Struktur bawah adalahpenggerak utama yang dapat berupa roda ban atau roda crawler.

Gambar 2.3 Bagian-bagian Excavator[1] Ada enam gerakan excavator yang mencakup gerakan-gerakan pada masing-masing bagian, yaitu : 1.

Gerakan boom : Merupakan gerakan boom yang mengarahkan bucket menuju tanah galian.

2. Gerakan bucket menggali : Merupakan gerakan bucket saat menggali material. 3. Gerakan bucket membongkar : Merupakan gerakan bucket yang arahnya berlawanan

dengan saat menggali.

4. Gerakan lengan : Merupakan gerakan mengangkat lengan dengan radius sampai dengan 100°.


Tugas Akhir |

5. Gerakan slewing ring : Gerakan pada as yang bertujuan agar bagian atas excavator dapat berputar 360°. 6. Gerakan struktur bawah : Dipakai untuk perpindahan tempat jika area selesai digali.

2.1.3. Produktifitas Excavator Halla HE 280 Jenis material berpengaruh dalam perhitungan produktifitas excavator. Penentuan waktu siklus excavator didasarkan pada pemilihan kapasitas bucket. Tabel 2.1.Waktu siklus excavator beroda clawler ( menit )[2] Jenis Material

Ukuran Alat £ 0,76 m³

0,94-1,72 m³

> 1,72 m³

Kerikil, pasir, tanah

0,24

0,30

0,40

organic Tanah, lempung lunak

0,30

0,375

0,50

Batuan, lempung keras

0,375

0,462

0,60

Tabel 2.2. Faktor Koreksi ( S ) untuk Kedalaman dan Sudut Putar[2] Sudut Putar ( ° )

Kedalaman penggalian ( % dari Maks. )

45

60

75

90

120

180

30

1,33

1,26

1,21

1,15

1,08

0,95

50

1,28

1,21

1,16

1,10

1,03

0,91

70

1,16

1,10

1,05

1,00

0,94

0,83

90

1,04

1,00

0,95

0,90

0,85

0,75


Tugas Akhir |

Tabel 2.3. Faktor Koreksi ( BFF )untuk Alat Gali[2] Material

BFF ( % )

Tanah dan tanah organic

80 – 110

Pasir dan kerikil

90 – 100

Lempung keras

65 – 95

Lempung basah

50 – 90

Batuan dengan peledak buruk

40 – 70

Batuan dengan peledak baik

70 – 90

Rumus yang dipakai untuk menghitung produktifitas excavator adalah : Q = V × 60  S  BFF  E ………………………………………...( 2.4 )[3]

CT

Dimana :

Q

= Produktifitas per jam ( m³/jam )

V

= Kapasitas bucket ( m³ )

CT

= Waktu siklus ( menit )

S

= Faktor koreksi untuk kedalaman dan sudut putar

BFF

= Faktor koreksi untuk alat gali

2.2. Pengertian Jackin Pile Jackin pile adalah suatu sistem pemancangan pondasi tiang yang sistem pelaksanaannya ditekan masuk ke dalam tanah dengan menggunakan dongkrak hidrolik yang diberi beban counterweight sehingga tidak menimbulkan getaran dan gaya tekan dongkrak langsung dapat dibaca melalui manometer sehingga gaya tekan tiang setiap mencapai ke dalaman tertentu dapat diketahui. Sebelum melakukan jackin pile, maka diadakan tes sondir dan boring. Dari tes


Tugas Akhir |

hasil sondir tersebut, rata-rata ke dalaman tanah, kerasnya akan diketahui yang kemudian dibandingkan dengan perencanaan panjang dan ke dalaman tiang. Alat ini mempunyai beberapa type berdasarkan alat geraknya diantaranya jackin pile type Hydraulic Static Pile Driver dan jackin pile type Crawler.

2.2.1. Jackin Pile Type Hydraulic Static Pile Driver Jackin pile type ini memiliki empat buah kaki, yang mana terdiri dari dua kaki pada bagian luar ( rel besi berisi air ) dan dua kaki pada bagian dalam yang semuanya digerakkan secara hidrolik. Kaki-kaki ini disebut sebagai support sleeper yang digunakan untuk bergerak menuju ke titik-titik yang sudah ditentukan sebelumnya dan diberi tanda. Jackin Pile type Hydraulic Static Pile Driver memiliki kemampuan mobilsasi dan mampu untuk memancang tiang pancang berdiameter besar. Alat lain yang digunakan untuk mendukung kinerja alat ini adalah mobile crane yang berfungsi untuk mengangkat tiang pancang ke dekat alat pancang. Mobile crane sering digunakan dalam proyek-proyek yang berskala menengah namun proyek tersebut membutuhkan alat bahan-bahan konstruksi yang cukup berat, termasuk tiang pancang. Mobile crane digunakan dalam proyek konstruksi dengan area yang cukup luas karena mobile crane mampu bergerak mengelilingi area proyek.

Gambar 2.4 Bagian-bagian Hydraulic Static Pile Driver[4]


Tugas Akhir |

Cara kerja alat ini secara garis besar adalah sebagai berikut : 

Langkah 1

Gambar 2.5 Pemasukan tiang pancang[5] Tiang pancang diangkat dan dimasukkan secara perlahan ke dalam lubang yang disebut grip, kemudian sistem jackin akan naik dan mengikat atau memegangi tiang tersebut. Ketika tiang sudah dipegang erat oleh grip, maka tiang mulai ditekan. 

Langkah 2

Gambar 2.6 Penekanan tiang pancang[5] Alat ini memiliki ruang kontrol/kabin yang dilengkapi oleh oil pressure atau hydraulic yang menunjukkan pile pressure yang kemudian akan dikonversikan ke pressure force dengan menggunakan tabel yang sudah ada. 

Langkah 3 Jika grip hanya mampu menekan tiang pancang sampai bagian

pangkal lubang mesin saja, maka penekanan dihentikan dan grip bergerak naik ke atas untuk mengambil tiang pancang sambungan yang telah disiapakan. Tiang pancang sambungan ( upper ) kemudian diangkat dan dimasukkan ke dalam grip. Setelah itu sistem jackin akan naik dan mengikat atau memegangi tiang tersebut.


Tugas Akhir |

Ketika tiang sudah dipegang erat oleh grip, maka tiang mulai ditekan mendekati tiang pancang 1 ( lower ). Penekanan dihentikan sejenak saat kedua tiang sudah bersentuhan. Hal ini dilkukan guna mempersiapkan penyambungan kedua tiang dengan cara pengelasan.

Gambar 2.7 Pemasuakan tiang pancang sambungan[5] 

Langkah 4 Untuk penyambungan tiang pertama dan tiang ke dua digunakan

sistem pengelasan. Agar proses pengelasan berlangsung dengan baik dan sempurna, maka ke dua ujung tiang pancang yang dilapisi plat harus benar-benar tanpa rongga. Pengelasan harus dilakukan dengan teliti karena kecerobohan dapat berakibat fatal, yaitu beban tidak tersalur sempurna.

Gambar 2.8 Penyambungan tiang pancang[5]


Tugas Akhir |

2.2.2. Jackin Pile type Clawler Alat ini digerakkan dengan clawler, sehingga lebih mudah dalam bermanufer dan lebih cepat dalam bergerak. Alat terdiri dari tiga bagian utama, yaitu : 

Bagian kepala, yang meliputi :  Chamber/pipa tempat tiang pancang didorong  Rout/piston pendorong tiang pancang  Sling/tali baja pengikat tiang pancang



Bagian badan, yang merupakan mesin penggerak keseluruhan alat. Di bagian ini ditempatkan genset yang digunakan dalam pengelasan sambungan.



Bagian, kaki ada dua jenis, yaitu :  Kaki

alat

pancang

jackin

ini

berupa

clawler

yang

mempermudahkan mesin dalam bermanufer, sehingga mobilisasi lebih mudah dan cepat.  Hydraulic stabilizer ram, untuk mempertahankan posisi horizontal alat pada permukaan tanah yang kemiringannya berbeda dan tidak rata. Alat ini dapat manarik tiang pancang dengan sling yang terhubung dengan mesin ini sendiri, sehingga tidak memerlukan mobile crane untuk mengangkat dan memasukkan tiang pancang. Pemancangan dihentikan apabila tiang pancang telah mencapai tanah keras. Hal ini ditunjukkan dengan pembacaan manometer dimana manometer menunjukkan batas maksimal q ultimate seperti yang direncanakan. Adapun

kelemahan

dan

kelebihan

pemancangan

dengan

mengugunakan alat jackin pile ini, yaitu : Kelemahan pemancangan jacking pile 1. Tidak cocok untuk lokasi yang tanahnya sempit karena jarak bebas alat pancang ke tembok harus 2.5m - 5 m ( tergantung alatnya ). 2. Tidak bisa untuk tanah yang ada lensanya. 3. penghematannya bisa dilakukan jika perancangan strukturnya diubah, sehingga harus banyak melibatkan dengan konsultan struktur.


Tugas Akhir |

Kelebihan pemancangan jackin pile 1. Cocok untuk daerah Jakarta yang padat perumahan karena tidak berisik. 2. Jumlah tiang bisa berkurang banyak dibandingkan dengan alat pancang type lain, sehingga membuat lebih murah ( misalkan pada suatau proyek 140 tiang dengan hammer diesel bisa menjadi 100 tiang dengan jackin pile ). Berati costdown dalam pemakaian tiang pancang. 3. Mampu memancang pondasi dengan berbagai ukuran mulai dari 200 x 200 mm sampai dengan 500 x 500 mm atau juga dapat untuk spun pile dengan diameter 300 sampai 600 mm. 4. Pada jackin pile tidak mungkin terjadi keretakan pada kepala tiang seperti pada sistem pemancangan dan juga tidak mungkin terjadi necking seperti pada sistem bore pile. 5. Di masa depan jika disetujui oleh P2B, jackin pile untuk menggantikan loading test karena sifatnya berdasarkan tekanan sehingga menyerupai loading test, sehingga biaya loading test bisa lebih murah. 6. Mobilisasi mudah. 7. Akurasi pemancangan bisa lebih tepat ( kemungkanan kemiringan kecil ), sehingga design jarak antar tiang bisa minimal yang menyebabkan banyaknya besi pilecap dan volume beton pilecap bisa diminimalkan.


Tugas Akhir |

Tabel 2.4 Hydraulik Static Pile Driver ( Excavator-Halla ) PT.Palu Mas Sejati[6]

LOAD 0 ( Ton 1 ) 1,5 3 4,5 6 7,5 9 10,5 12 13,5 15 16,5 18 19,5 21 22,5 24 25,5 27 28,5 30 31,5 33 34,5 36 37,5 39 40,5 42 43,5 45 46,5 48 49,5 51 52,5 54 55,5 57 58,5

Dial Reading Kg/cm² Psi 0Pressure 0 3 36 4 54 8 107 11 161 15 215 19 269 23 322 26 376 30 430 34 483 38 537 42 591 45 645 49 698 53 752 57 806 60 860 64 913 68 967 72 1021 75 1074 79 1128 83 1182 87 1236 91 1289 94 1343 98 1397 102 1450 106 1504 109 1558 113 1612 117 1665 121 1719 125 1773 128 1827 132 1880 136 1934 140 1988 143 2041 147 2095


LOAD 60 61,5 63 64,5 66 67,5 69 70,5 72 73,5 75 76,5 78 80 81 82,5 84 85,5 87 88,5 90 91,5 93 94,5 96 97,5 99 100,5

Dial Reading Kg/cm² Psi 151 2149 155 2203 159 2256 162 2310 166 2364 170 2417 174 2471 177 2525 181 2579 185 2632 189 2686 192 2740 196 2794 201 2865 204 2901 208 2955 211 3008 215 3062 219 3116 223 3170 226 3223 230 3277 234 3331 238 3384 242 3438 245 3492 249 3546 253 3599

Tugas Akhir |

P  F ............................................................................................... (2.5 )[6] A F = Force ( gaya dukung yang dibebankan kepada tiang ) ( N ) P = Pressure ( tekanan hidrolis yang terbaca pada pressure gauge ) ( Psi ) A = Luas penampang piston hidrolik ( cm² ) D = Diameter piston ( cm ) Note : 1 psi = 0.0690 bar = 0.0703 kg/Cm = 6900 N/M2 Kapasitas pompa = 250 bar Kapasitas Jack Hydraulic = 100 ton

2.3. Teori Dasar Hidrolik Secara umum definisi hidrolik adalah sebagai perpindahan, pengaturan gaya-gaya dan gerakan-gerakan zat cair/ fluida. Dalam hal ini cairan digunakan sebagai sarana perpindahan energy, minyak mineral sebagai cairan yang sering digunakan. Hidromekanika ( mekanika fluida ) dapat dibagi mejadi:  Hidrostatika  Hidrodinamika

2.3.1. Hidrostatika ( Mekanika fluida diam ) Hidrostatika adalah cabang ilmu yang mempelajari fluida dalam keadaan diam, dan merupakan sub bidanag kajian mekanika fluida. Istilah ini biasanya merujuk pada penerapan matematika pada subyek tersebut. Statika fluida mencakup kajian kondisi fluida dalam keadaan kesetimbangan yang stabil. Karena sifatnya yang tidak dapat dengan mudah dimampatkan, fluida dapat menghasilkan tekanan normal pada semua permukaan yang berkontak dengannya. Pada keadaan Universitas Mercu Buana

Tugas Akhir |

diam (statik), tekanan tersebut bersifat isotropik, yaitu bekerja dengan besar yang sama ke segala arah. Karakteristik ini membuat fluida dapat mentransmisikan gaya sepanjang sebuah pipa atau tabung, yaitu, jika sebuah gaya diberlakukan pada fluida dalam sebuah pipa, maka gaya tersebut akan ditransmisikan hingga ujung pipa. Jika terdapat gaya lawan di ujung pipa yang besarnya tidak sama dengan gaya yang ditransmisikan, maka fluida akan bergerak dalam arah yang sesuai dengan arah gaya resultan.

Gambar 2.9 Tekanan di dalam fluida[7 2.3.1.1. Tekanan Hidrostatik ( Grafitasi ) Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut. Sevolume kecil fluida pada kedalaman tertentu dalam sebuah bejana akan memberikan tekanan ke atas untuk mengimbangi berat fluida yang ada di atasnya. Untuk suatu volume yang sangat kecil, tegangan adalah sama di segala arah, dan berat fluida yang ada di atas volume sangat kecil tersebut ekuivalen dengan tekanan. Dalam suatu kolom zat cair terdapat tekanan yang berasal dari berat zat cair tersebut suatu luas. Besarnya tekanan tergantung dari tingginya kolom zat cair, kerapatan fluida dan percepatan grafitasi


Tugas Akhir |

Gambar 2.10 Tekanan hidrostatik[7] . Ps  p  g  h ...................................................................................... ( 2.6 )[8]

Dimana : Ps = Tekanan Hidrostatik ( Pa ) p = Kerapatan zat cair ( kg/m3 ) g = Grafitasi ( m/s2 ) h = Tinggi kolom zat cair ( m ) Kalau bentuk bentuk tangki yang digunakan berbeda , diisi dengan cairan yang sama maka tenanan pada tempat tertentu hanya tergantung dari tinggi kolom zat cair , P1=P2=P3. Tekanan hidrostatik menghasilkan gaya tekan, pada dasar tangki jika tekanan (seperti pada gambar 2.9 ) dalam tangki yang berada bentuknya bekerja pada luas yang sama , A1=A2=A3, maka gaya F1,F2,F3 juga sama F1=F2=F3

2.3.1.2.1. Tekanan Akibat Gaya luar ( Hukum Pascal ) Jika sebuah gaya F bekerja pada fluida tertutup melalui suatu permukaan A , maka akan terjadi tekanan pada fluida. Tekanan tergantung gaya bekerja tegak lurus atas permukaan dan luas.


Tugas Akhir |

Gambar 2.11 Tekanan akibat gaya luar[9]

P  F ............................................................................................ ( 2.7 )[8] A Dimana: P = tekana dalam pascal ( Pa ) F = Gaya dalam Newton ( N ) A = Luas dalam Sequare ( m² ) Hukum pascal berbunyi: “ Tekanan yang diberikan oleh fluida diam yang berada dalam suatu wadah diteruskan kesemua arah sama besar” Jadi tekanan bekerja kesemua arah dan serentak, besar tekanan disemua tempat sama.

2.3.1.3. Perpindahan Gaya Hidrolik Bentuk tangki bukan merupakan suatu faktor yang penting,karena tekanan dapat bekerja ke semua sisi dan besarnya sama, untuk dapat bekerja dengan tekanan yang berasal dari gaya luar digunakan sistem seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.12 Perpindahan gaya hidrolik[10]


Tugas Akhir |

Jika gaya F1 menekan atas permukaan A1 Maka dapat menghasilkan tekanan:

P

F1 ............................................................................................... ( 2.8 )[8] A1

Tekanan P beraksi diseluruh tempat dari sistem tersebut,juga atas permukaan A2. Gaya yang dapat dicapai sama beban yang diangkat. [8] F2  P  A2 ………………………………………………………... ( 2.9 )

Sehingga

F1 F2 F A  atau 2  2 F1 A1 A1 A2

Perbandinagan gaya sebanding dengan perbandingan luas.

2.3.2. Hidrodinamika ( Mekanika Fluida Yang Bergerak ) Jika fluida mengalir dalam pipa yang diameternya berbeda volume yang sama akan mengalir dalam waktu yang sama namun kecepatan aliran berubah.

Gambar 2.13 Aliran fluida[10] Volume aliran Q  Vt ………………………………………………( 2.10 )[8] Dimana : Q= Volume aliran ( liter / menit ) V = V olume aliran ( liter ) t = Waktu aliran ( menit ) Untuk volume aliran dalam liter didapat dari :

V  A  S ………………………………………………………….( 2.11 )[8] Dimana :

A = Luas Penampang S = Panjang Penampang


Tugas Akhir |

Subtitusi ( 2.7 ) ke ( 2.8 ), maka :

Q  A  St …………………………................................................... ( 2.12 )[8] Untuk S didapat dari: Kecepatan (v)  St ………………………………………………….

( 2.13

)[8] Subsitusi ( 2.9 ) ke ( 2.10 ), maka: Q  A  V …………………………................................................... ( 2.14 )[8]

Maka didapat persamaan kontinuitas A1V1  A2V2 ; Q1  Q2

2.3.2.1. Hukum energi Hukum energi jika ditetapkan pada fluida yang mengalir menyatakan bahwa seluruh energi dari sebuah aliran fluida tidak merubah selama tidak ada tambahan energi dari atau energi keluar.

Gambar 2.14 Persamaan bernoulli[10] Persamaan Bernoulli

v2  P  g  h  C atau P +  gh + 1  2 = konstan……………..( 2.15 )[8] 2  2 Dalam bentuk lain, Persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut: P₁ +  gh₁ + 1  1 = P₂ +  gh₂ + 1  2 …………………………. ( 2.16 )[8] 2

2

2

2

Dimana : v g

= kecepatan fluida = percepatan gravitasi bumi


Tugas Akhir |

h

= ketinggian relatif terhadap suatu referensi

p

= tekanan fluida

 = densitas fluida

Maka dengan melihat persamaan konstitusi dan persamaan energi maka menghasilkan keadaan : “ Apabila kecepatan bertambah karena pengurangan diameter maka energy gerakan akan bertambah” Karena energi keseluruhan konstan maka energi potensial atau energi tekanan atau keduanya harus berubah, artinya dalam pengurangan diameter akan jadi tambah kecil. Namun pengurangan energi potensial akibat pengurangan diameter hampir tidak dapat diukur, dengan demikian tekanan statis berubah dengan tekan normal artinya tergantung dari kecepatan aliran.

2.3.2.2. Kehilangan Energi Akibat Gesekan

Gambar 2.15 Kehilangan energi akibat gesakan[10] Jika fluida diam ( tidak ada gerakan fluida )maka tekanan sebelum dan sesudah posisi cekik atau secara umum pada saluran adalah sama. Jika fluida mengalir dalam sebuah sistem maka gesekan akan mengakibatkan panas. Dengan demikian sebagian dari energi berubah dalam bentuk energi panas, artinya kerugian tekanan. Energi hidrolik tidak dapat dipindahkan tanpa kerugian, besarnya kerugian akibat gesekan tergantung dari: 1. Panjangnya pipa


Tugas Akhir |

2. Kekasaran dinding pipa 3. Banyaknya belokan pada pipa 4. Diameter pipa 5. Kecepatan aliran

2.3.2.3. Konfigurasi Aliran Konfigurasi aliran dan juga kerugian akibat gesekan berhubungan dengan diameter pipa dan keceptan aliran . 1. Aliran Laminar

Gambar 2.16 Aliran laminar[10] Dalam aliran laminar masing masing partikel fluida sampai kecepatan tertentu bergerak dalam lapisan yang seragam dan hampir tidak saling menganggu. 2. Aliran Turbulen

Gambar 2.17 Aliran turbulen[10] Jika kecepatan aliran bertambah sedangkan diameter pipa sama maka pada kecepatan tertentu ( kecepatan kritis ) perilaku aliran berubah. Aliran menjadi bertolak dan turbulen. Masing masing partikel bergerak tidak teratur pada suatu arah, saling mempengaruhi satu sama lain dan saling merintangi, maka hambatan aliran dan kerugian hidrolik bertambah, karena itu aliran turbulen tidak diinginkan pada unit-unit hidrolik.


Tugas Akhir |

2.3.2.4. Bilangan Reynold (RE) Aliran dapat ditentukan denagn bilangan renolg Re = Dimana:

𝑣.𝑑 𝑣

(Re tanpa dimensi )................................... ( 2.17 )[8]

V = Kecepatan D = Dimensi hidrolik

Jika tidak ada dihitung: d=4x

𝐴 𝑈

…………………………………………………………… ( 2.18 )[8]

Dimana :

A = Luas penampang U = Keliling v = Viskositas kinetik ( m²/s ) Rec = 2300

Nilai ini berlaku untuk pipa bundar,halus ( dari segi teknik dan lurus Pada Re kritis bentuk aliran berubah dari aliran berubah dari laminar ke turbulen dan sebaliknya). Aliran Laminar Re < Re kritis Aliran Turbulen Re > Re kritis Apabila terjadi terjadi aliran turbulen pada sistem hidrolik, maka akan terjadi penurunan tekanan. Perhitungan aliran tekanan hilang dilakukan setiap 1 meter disetiap panjang selang , dan dapat dihitung sebagai berikut : 1 𝑝

𝛥𝑝 = 𝛼. . . v 2 …………………………………………………. ( 2.19 )[8] 𝑑 2

Dimana : Δp = Tekanan yang hilang ( bar/m) α = Nilai perlawanan aliran d

= Diameter selang

p

= Kecepatan fluida ( kg/m3)

(Pada fluida hidrolik kerapatan fluida adalah 850 kg/m3)


Tugas Akhir |

2.3.3. Perhitungan Kecepatan Aliran Fluida Pada Silinder Utama Pada silinder kerja ganda, kedua permukaan piston dapat menghasilkan tekanan, oleh karena itu kita dapat menampilkan pergerakan kerja piston pada kedua arah. Pergerakan silinder dipengaruhi oleh volume aliran yang mengalir pada ruang silinder utama. Volume tersebut di dapat dari kapasitas pompa untuk memindahkan fluida pada setiap putaran dan juga dipengaruhi rpm dari motor, sehingga di dapat : 𝑄 = 𝑛 ∙ 𝑉 ………………………………………………………………. ( 2.20 )[8] Dimana :

Q = Volume yang dihasilkan oleh pompa ( liter/menit ) n = Putaran motor (rpm) V = Kapasitas pompa untuk memutarkan pompa disetiap putaran ( liter )

Dari volume aliran dan tekanan yang dihasilkan pompa , maka didapatkan: Pmotor = Ppompa × Q……………………………………………… ( 2.21 )[8] Dimana : Pmotor = Daya motor ( watt ) Ppompa = Tekanan pompa (m³/s )  Kecepatan Aliran Turun ( 𝒗𝟏 ) 𝑸

………………………………………………………….. ( 2.22 )[8]

𝒗𝟏 = 𝑨

𝟏

 Kecepatan Aliran Naik ( 𝒗𝟐 ) 𝒗𝟐 = 𝑨

𝑸

𝟏 −𝑨𝟐

……………………………………………………………

( 2.23 )[8]

Dimana : v = Kecepatan silinder ( mm/s ) Q = Volume aliran ( mm³/menit ) 𝐴1 = Luas piston ( mm² ) 𝐴2 = Luas batang silinder ( mm² ) 1.3.3.2. Menghitung Waktu Proses Aliran Fluida S

t = v ……………………………………………………………………… ( 2.24 )[8] Dimana : t = waktu S = Panjang langkah ( m )


Tugas Akhir |

V = Kecepatan Aliran fluida pada silinder ( m/s )


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents