BAB II LANDASAN TEORI
2.1
PENDAHULUAN Heavy Dump Truck (HD) merupakan produk Komatsu yang mempunyai ukuran yang berbeda-beda dan salah satunya adalah Heavy Dump Truck Komatsu 465-7R, yang mempunyai arti: HD 465 - 7 R R
: Exhaust Gas Recilculating
7
: Modifikasi Unit
465
: Kapasitas Muatan (465 x 0.1) yaitu 46 ton
HD
: Rigid Heavy Dump Truck
Pada unit Heavy Dump Truck (HD) 465-7R yang mempunyai fungsi untuk memindahkan material dari jarak sedang sampai jarak jauh.Muatannya dapat diisikan oleh Excavator, Dozer shovel dan Wheel loader. Pada unit HD 465-7R steering systemnya menggunakan type orbitrol. Steering system HD 465-7R menggunakan oli (full hydraulic) dalam pengontrolannya.
8
9
2.1.1 Zat Cair Zat cair atau fluida adalah suatu zat alir yang berbentuk cair,dan mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: 1. Mudah Menyesuaikan Bentuk Apabila fluida di tuangkan di suatu tempat atau berupa bejana, maka zat alir tersebut akan menyesuaikan bentuk sesuai dengan tempatnya. 2. Zat Cair / Fluida Tidak Dapat Dimampatkan Apabila fluida di dalam ruang tertutup diberi gaya, maka zat alir tersebut akan menghasilkan pressure yang besar. 3. Zat Cair / Fluida Mengalir Dari Tekanan Tinggi Ke Tekanan Rendah Sesuai dengan sifatnya yaitu uncompressible, maka zat cair tersebut akan mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. 4. Zat Cair / Fluida Meneruskan Tekanan Ke Semua Arah Apabila zat cair di beri gaya, maka fluida meneruskan tekanan ke semua arah.
Training Department PT. United Tractors,Tbk. 2007. Sistem Hidrolik & perlengkapan. Halaman I-1-7 s/d I-2-7.
Dari sifat-sifat fluida tersebut maka munculah HUKUM PASCAL yang banyak dipakai dalam sistem hidrolik. Bunyi HUKUM PASCAL yaitu:
10
“Zat cair dalam ruangan tertutup dan diam (tidak mengalir) mendapat tekanan maka tekanan tersebut akan diteruskan ke segala arah dengan sama rata dan tegak lurus bidang permukaannya” Rumus HUKUM PASCAL: Di mana:
F=PxA
F = Gaya / Force
(kg)
P = Tekanan / Pressure
(kg/cm²)
A = Luas Penampang / Area (cm²)
Training Department PT. United Tractors,Tbk. 2007. Sistem Hidrolik & perlengkapan. Halaman I-2-7 s/d I-3-7.
2.1.2 Keuntungan dan Kerugian Sistem Hidrolik dan Sistem Mekanik Sistem hidrolik adalah suatu cara kerja dengan media perantara berupa zat cair sebagai penggeraknya. Sedangkan sistem Mekanik adalah suatu cara kerja dengan media perantara berupa link-link sebagai penggeraknya. Keuntungannya: a. Pemindahan gaya lebih besar. b. Pemindahan gaya dapat dilakukan ketempat yang jauh, yaitu dengan memasang jaringan pipa, tanpa mengganggu sistem yang lain. c. Penempatan dan pengaturan komponen-komponen hidrolik lebih sederhana dan tidak diperlukan tempat yang besar. Sedangkan kerugian-kerugiannya adalah: a. Bagian-bagian tertentu harus di buat sangat cermat.
11
b. Karena gesekkan didalam saluran-salurannya bisa menyebabkan oli panas dan akan menyebabkan peubahan viskositas oli. c. Penyusutan hose karena tekanan dapat menyebabkan lepasnya sambungan-sambungan. 2.1.3 Prinsip Dasar Hydraulic System Dalam sebuah sistem hidrolik, terjadi perubahan tenaga dari tenaga hidrolis menjadi tenaga mekanis. Sebelum dirubah menjadi tenaga mekanis, besarnya aliran, arah aliran dan besarnya tekanan di dalam sistem hidrolik harus diatur agar didapatkan tenaga mekanis yang terkontrol arah gerakannya, kecepatan geraknya ataupun besar tenaganya.
Gambar 2.1 Rangkaian Sistem Steering (6)
12
Cara kerja: Pada saat steering wheel posisi seperti pada gambar di atas, maka oil dari pump akan masuk ke dalam directional contol valve. Pada posisi directional control valve netral maka oli tersebut akan mengalir ke drain (tangki).
2.2
STEERING SYSTEM Sistem kemudi (steering) adalah suatu sistem pengendalian unit yang digunakan untuk membelokkan arah dari gerak lurus menjadi ke kiri atau ke kanan sesuai dengan kehendak operator. Bermacam-macam tipe steering pada alat-alat berat. Baik yang menyangkut wheel tractor maupun crawler tractor.
2.2.1 Klasifikasi Steering System Steering pada alat-alat berat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Linkage dan Rod System (Truck) di bagi 3, yaitu: a. Mechanical b. Semi Hydraulic dibagi menjadi 3, yaitu: 1. Semi Integral Type 2. Integral Type 3. Combine Type c. Full Hydraulic dibagi menjadi 2, yaitu: 1. Orbitrol Type 2. Follow Up Linkage Training Department PT. United Tractors,Tbk. 2007. Sistem Kemudi & Rem. Halaman I-7-9
13
2. Articulated System (Wheel Tractor), yaitu: a. Full Hydraulic dibagi menjadi 2, yaitu: 1. Orbitrol Type 2. Follow Up Linkage 3. Mechanical Clucth (Crawler Tractor) di bagi 3, yaitu a. Mechanical b. Semi Hydraulic c. Hydraulic, dibagi menjadi 3, yaitu: 1. Spring Loaded 1 2. Spring Loaded 2 3. Full Hydraulic 2.2.2 Klasifikasi dan Proses Pengendalian Clutch System
Mechanical Type
Semi Hydraulic Type
Hydraulic Type
Engaged: Spring
Engaged: Spring
1. Spring loaded I:
Disengaged: Tenaga
Disengaged: Tenaga
Engaged: Spring
Operator
Operator + Booster
Disengaged: Oil Pressure 2. Spring Loaded II: Engaged: Spring + Oil pressure Disengaged: Oil Pressure 3. Full Hydraulic: Engaged: Oil Pressure Disengaged: Oil Pressure
14
____________________________________________________________
Training Department PT. United Tractors,Tbk. 2007. Sistem Kemudi & Rem. Halaman I-8-9 s/d I-9-9
Pada sistem steering yang telah menggunakan full hydraulic sebagai pemindah tenaga (sistem steering yang menggunakan hidrolik untuk melakukan proses kerja) mempunyai 2 type diantaranya : 1. Orbitrol type 2. Follow up linkage Selanjutnya yang akan di bahas hanya tentang orbitrol type yang menggunakan full hydraulic sebagai pemindah tenaga, sebab pada steering HD 465-7R menggunakan jenis steering system ini. 2.2.3 Orbitrol Type Orbitrol type berfungsi sebagai directional control valve untuk mengarahkan aliran oli pada saat engine bekerja (pump bekerja) yang menuju ke steering cylinder.
15
From pump
To tank To steering cylinder (Left-turn side)
From steering cylinder (rightturn side)
Gambar 2.2 Steering system orbitrol type (6)
Gambar 2.3 Rangkaian steering system (6)
16
Gambar 2.4 Komponen-komponen orbitrol type (6)
Gambar 2.5 Hydraulic schematic steering system (1)
17
Gambar 2.6 Circuit steering system orbitrol type (6) Cara Kerja : Pada saat steering wheel diputar, maka valve orbitrol akan bergerak. Pergerakkan valve ini terbatas, karena adanya slot yang mengunci antara valve & Sleeve. Dengan pergerakkan tersebut, maka posisi di valve akan berubah sesuai dengan pergerakkan steering wheel. Sehingga oli yang disupply oleh pump akan diarahkan dari valve ke trochoid selanjutnya ke cylinder.
18
2.2.4 Prinsip Dasar Sistem Steering HD 465-7R Dalam sebuah sistem steering, terjadi perubahan tenaga dari tenaga hidrolik menjadi tenaga mekanis. Sebelum dirubah menjadi tenaga mekanis, besarnya aliran, arah aliran dan besarnya tekanan di dalam sistem hidrolik harus diatur agar didapatkan tenaga mekanis yang terkontrol arah gerakannya, kecepatan geraknya ataupun besar tenaganya.
Gambar 2.7 Circuit steering system HD 465-7R (1)
19
Cara kerja : Steering pump menghisap oli dari tanki kemudian men-supply steering control valve. Aliran yang dari steering control valve menuju ke Load sensing untuk memerintahkan pressure yang di butuhkan, diatur jumlah alirannya dan diatur arah alirannya untuk mengoperasikan steering pada unit. Pengaturan ini semua yang melaksanakan adalah control valve (spool demand valve) yang mendapatkan perintah dari Load Sensing valve. 2.2.5 Steering System HD 465-7R 1) Steering wheel 2) Steering shaft 3) Steering column 4) Steering post 5) Lock lever 6) Yoke 7) Joint shaft 8) Steering valve Gambar 2.8 Rangkaian Steering System HD 465-7R (1) Dibawah ini adalah beberapa komponen yang terdapat pada sistem steering HD 465-7R: 1. Hydraulic tank 2. Steering dan hoist pump 3. Demand valve 4. Steering valve 5. Cross over relief valve 6. Steering cylinder
20
2.3
KOMPONEN-KOMPONEN PADA STEERING SYSTEM HD 465-7R Di dalam Steering System HD 465-7R terdapat beberapa komponen utama yang mendukung performance dari steering itu sendiri.
2.3.1 Hydraulic Tank Hydraulic tank berfungsi sebagai tempat penampungan oli dan sebagai pendingin oli yang kembali dari hydraulic system. Hidraulic Tank pada HD 465-7R mempunyai kapasitas oli sebesar 97 liter dan menggunakan
Type
Limited
Unpressurized
(Terbatas
berhubungan dengan udara luar). 1
3
Gambar 2.9 Hydraulic Tank (1) Keterangan Gambar: 1. Breather 2. Drain 3. Oil level gauge Capacity oil: 97 liter
2
dan
tidak
21
2.3.2 Steering dan Hoist Pump Steering dan Hoist Pump berfungsi menghisap dan men-supply oil flow dari tangki ke steering dan hoist system dengan menjadikan keluaran oli akan bertekanan sesuai dengan beban yang didapat sehingga dapat memindahkan oli dari hydraulic tank ke dalam steering dan hoist system dan bersama komponen lain untuk menimbulkan Tenaga Hidrolik (Pressure).
Gambar 2.10 Steering dan hoist pump (foto) 2.3.3 Demand Valve Demand valve berfungsi: 1. Untuk mengatur aliran oli dari steering pump dan hoist pump menuju ke steering dan hoist sesuai dengan pressure signal (LS pressure) dari steering valve. 2. Untuk memprioritaskan aliran oli yang menuju steering system. 3. Untuk membagi aliran oli ke steering system dan ke hoist.
22
Cara kerja demand valve: 1. Saat front wheel tidak dibelokkan (saat steering tidak memerlukan aliran oli) steering demand valve men-supply semua aliran dari kedua pump menuju ke hoist valve. 2. Jika front wheel dibelokkan, steering demand valve akan mensupply aliran oli sesuai yang di butuhkan untuk steering menuju steering valve dan mengalirkan oli sisanya menuju hoist valve.
Gambar 2.11 Demand valve disassembly (foto)
Gambar 2.12 Demand valve (1)
23
Keterangan Gambar: P1
: From hydraulic pump
P2
: From hydraulic pump
PH
: To hoist control valve
PE
: From emergency steering pump
PT
: To tank
PST
: To steering control valve
LS
: From steering control valve
1. Spool return spring 2. Demand valve 3. Check valve 4. Check valve spring 5. Valve body 6. Main relief valve 7. Main relief valve spring 8. Pilot poppet 9. Pilot poppet spring 10. Lock nut 11. Adjustment screw
24
1.
Pada saat netral
To hoist control valve C a
D
3 A
2 B
1
From emergency pump
Gambar 2.13 Demand Valve Saat Netral (1) Cara Kerja: • Aliran discharge dari steering pump mengalir kedalam port A dan flow discharge dari hoist pump mengalir kedalam port B. • Karena port P steering valve tertutup saat steering valve posisi netral, pressure pada port P akan naik. • Aliran oli pada port P mengalir melalui orifice a menuju chamber C untuk menggerakkan spool (4) ke kanan. • Karena port LS dan chamber D dihubungkan dengan circuit tank, hanya kekuatan tension return spring (3) yang digunakan untuk pergerakkan spool (4) ke kiri.
25
• Pressure dalam chamber C akan naik sampai melebihi kekuatan tension return spring (3). • Spool (4) berhenti pada posisi seperti dalam gambar diatas dan semua aliran discharge dari steering pump dan hoist pump mengalir menuju hoist valve.
2.
Pada saat steering wheel diputar cepat
To hoist control D valve
C a
D
3
2 A
1
B
From emergency pump
Gambar 2.14 Demand Valve Saat Steering Wheel Diputar Cepat (1)
Cara Kerja: • Karena luas bidang pembukaan orifice menjadi besar, perbedaan antara pressure sebelum dan setelah orifice menjadi kecil.
26
• Spool (4) hanya bergerak sedikit kekanan dan semua aliran discharge dari steering pump dan sebagian aliran discharge dari hoist pump mengalir membuka dan melalui check valve (5) sehingga lebih banyak aliran oli yang menuju steering valve.
3.
Pada saat steering wheel di putar lambat
To hoist control valve C D 2 A
B
From emergency pump
Gambar 2.15 Demand Valve Saat Steering Wheel Diputar Lambat (1)
27
Cara kerja: • Karena luas bidang pembukaan orifice menjadi kecil, perbedaan antara pressure sebelum dan setelah orifice menjadi besar. • Spool (4) bergerak lebih kekanan sehingga sebagian aliran discharge dari steering pump mengalir menuju ke steering valve. • Dan sisa aliran discharge dari steering pump dan semua aliran discharge dari hoist pump mengalir menuju ke hoist valve. 2.3.4 Steering Valve Steering valve berfungsi untuk mengatur aliran oli yang menuju ke steering cylinder.
Gambar 2.16 Steering Valve (1)
28
Keterangan gambar:
1.
1.
Input shaft
6. Stator
11. Sleeve
2.
Upper cover
7. Lower cover
12. Rotor
3.
Valve spool
8. Ball
13. Manifold
4.
Housing
9. Torsion Bar
14. Commutator
5.
Ball
10. Link
P
: From Demand Valve (P Port)
R
: To Tank (R Port)
RT
: To Steering Cylinder (RT Port)
LS
: To hoist valve (LS Port)
LT
: To Steering Cylinder (LT Port)
Pada saat posisi steering wheel netral (Tidak berbelok)
1 B P
3 LS
R
To hoist valve
Gambar 2.17 Steering Valve saat netral (1)
29
Cara kerja: • Oli dari pump lewat melalui steering demand valve dan masuk port P steering valve. Valve spool (3) pada posisi netral, sehingga port P dan port (RT dan LT) yang menuju steering cylinder tidak berhubungan. Karena tidak ada ada oli yang mengalir menuju steering cylinder, maka steering cylinder tidak bergerak. • Pada saat yang bersamaan, port LS akan dihubungkan melalui port R menuju ke tank. Akibatnya tidak terjadi pressure oli pada port LS, sehingga semua oli dari pump akan dialirkan menuju hoist valve melalui steering demand valve. 2.
Pada saat steering wheel belok kanan
1 9 8
A P
3
E LT F
To hoist valve
G
12 6
Gambar 2.18 Steering Valve Saat Steering Wheel Belok Kanan (1)
30
Cara kerja: • Saat steering wheel diputar kekanan, input shaft (1) akan berputar, dan valve spool (3) bergerak turun. Input shaft (1) mempunyai spiral groove sebagai alur bergulirnya ball (8). Sehingga saat input shaft (1) berputar. Tension Bar (9) akan terpuntir, dan ball (8) bergulir turun atau naik untuk menggerakkan valve spool (3) oli dari steering demand valve mengalir dari port P melalui port A dan port G dan menuju ke port F. • Oli pada port F kemudian lewat diantara stator (6) and rotor (12) untuk ditentukan jumlah oli yang akan dialirkan ke steering cylinder, kemudian oli masuk ke sisi dalam valve spool (3),lewat lubang a,selanjutnya melalui port RT dan menuju ke steering cylinder. Sehingga kedua cylinder bergerak dan front wheel belok ke kanan. Oli yang kembali dari steering cylinder mengalir dari port LT melalui port E dan port R dan kembali ke tank.
31
3.
Pada saat steering wheel belok kiri
1
8 3
P
F
12 To hoist valve
6
Gambar 2.19 Steering Valve Saat Steering Wheel Belok Kiri (1) Cara kerja: • Saat steering wheel diputar kekiri, input shaft (1) akan berputar,dan valve spool (3) bergerak keatas. Oli dari steering demand valve mengalir dari port P masuk port B lewat melalui lubang a dan masuk kedalam valve spool (3).
32
• Oli didalam valve spool (3) lewat diantara stator (6) dan rotor (12) untuk ditentukan jumlah oli yang akan dialirkan menuju steering cylinder, selanjutnya mengalir menuju port F, kemudian lewat melalui port LT dan mengalir menuju steering cylinder. • Dengan demikian kedua cylinder bergerak dan front wheel belok kekiri. Oli yang kembali dari steering cylinder mengalir dari port RT melalui port D dan Port R dan kembali ke tank. 2.3.5 Cross Over Relief Valve Cross over relief valve berfungsi untuk membebaskan abnormal pressure akibat pengaruh dari luar.
PA
PB
A1
B1
1
2
A2 Gambar 2.20 Cross Over Relief Valve (1)
3
4
B2
5
6
7
33
Keterangan gambar: A1: To steering cylinder
1. Valve body
A2: To steering cylinder
2. Valve seat
B1: To steering cylinder
3. Relief Valve
B2: To steering cylinder
4. Valve spring
PA: To steering valve
5. Sleeve
PB: To steering valve
6. Adjustment screw 7. Lock nut
2.3.6 Steering Relief Valve Steering relief valve terletak di dalam demand valve berfungsi untuk menjaga serta membatasi tekanan yang menuju ke sistem steering. 2
1
3
4
Gambar 2.21 Steering Relief Valve (6) Keterangan: 1. Main valve
4. Spring
2. Valve seat
5. Adjusment Screw
3. Pilot Poppet
5
34
2.3.7 Steering Cylinder Steering cylinder berfungsi sebagai pembantu pergerakkan pada saat membelokkan arah dari gerak lurus menjadi ke kiri atau ke kanan sesuai dengan kehendak operator.
Gambar 2.22 Steering Cylinder (foto) 2.4
DASAR PERHITUNGAN PRINSIP DASAR HIDROLIK Diketahui: A1
= 6 cm2
F1
= 250 N
F2
= 700 N
Ditanya A2 =………..? Jawab:
