58
Kapasitas Vs Langkah Silinder Bucket
0.0002 0.0004
0.0006 0.0008
0.001
50 100
150 200
250 300
350
Langkah mm K
a p
a s
it a
s m
3 s
Grafik 3.6. Kapasitas Vs Langkah silinder bucket
Grafik diatas menunjukkan kapasitas yang terjadi pada langkah silinder bucket
3.2.2. Pada Silinder Stick
- Gaya Gesek pada Pin
Gaya yang terjadi dikondisikan pada beban maksimum yang dialami oleh silinder stick, karena gaya ini akan mempengaruhi besarnya gaya yang bekerja pada pin Stick
berikut ini.
- Gaya reaksi pin pada sumbu y Fy.pin
∑Fy = 0 Fy.pin + Fpy.Stick- W.Bucket- W.Stick
Dimana: Fy.pin
= Gaya reaksi pin pada sumbu y kg Fs.stick
= Gaya silinder Stick pada beban maksimum y kg
Universitas Sumatera Utara
59
W. Bucket W. Stick
495.5 1°
89° Fx. Pin
Fy. Pin Fpy. Stick
Fpx. Stick Fs. Stick
Fpy.stick = F
S
.Stick x cos 89 = 730199,9 x cos 89
= 12743,75 kg Gaya –gaya yang terjadi pada pin stick dapat terlihat pada gambar berikut ini.
Universitas Sumatera Utara
60 Gambar3.14. Posisi Pin Stick
W.Bucket = Berat Bucket dalam keadaan beban penuh 1700,73 kg W.Stick = Berat Stick 999 kg
Sehingga: Fy.Pin + Fpy.Stick-W.Bucket- W.Stick = 0
Fy.Pin = - Fpy.Stick + W.Bucket + W.Stick Fy.Pin = -12743,75 + 1700,73 + 999
Fy.Pin = -10035 kg Fy.Pin = 10035 kg
- Gaya reaksi pin pada sumbu x Rpin.x
∑Fx= -Fxpin + Fxs.Stick = 0 Dimana
Fxpin = Proyeksi gaya pin arah sumbu x kg
Fxs.Stick = Proyeksi gaya silinder stick pada sumbu x kg
Sehingga: Fxpin = Fxs.Stick
Fxpin = Fs.Stick x cos 1 Fxpin = 730088,68 kg
-Gaya dan momen yang bekerja pada pin Stick
Universitas Sumatera Utara
61 Gambar 3.15:
a. Uraian gaya yang timbul akibat pergerakan stick oleh silinder stick
b. Momen yang mengandung gaya gesek pada pin Stick saat terjadi
pergerakan Dimana:
R
F
.pin = Result reaksi pada pin bucket.
=
2 2
.Pin Fy
FxPin +
=
2 2
02 ,
10035 68
, 730088
+
= 730157,6 kg
= dengan sudut α = Tang
-1
78 ,
68 ,
730088 02
, 10035
= =
Fx Fy
W = Berat yang ditumpu pin=R
F.
pin kg M
= Momen yang dihasilkan oleh gaya silinder Bucket M’
= Momen yang ditimbulkan saat pergerakan terjadi
Universitas Sumatera Utara
62 Gaya gesekan yang terjadi di pin sehingga didapat sebuah hubungan sebagai berikut:
- Gaya gesek pada pin
Gaya gesek statis F
s
Fs =
x x
r x
g x
R
Sratis FPin
µ
Dimana: R
F.Pin
= Result Gaya reaksi pada pin kg R
= Jari-jari pin = 1802 mm Survei
µ
Statis
= koefisien gesek pada logam-logam 0,15-0,60 lamp 5 = 0,5 diambil
x = Jarak pin ke gaya silinder bucket mm
g = Percepatan grafitasi bumi =9,81 ms
2
sehingga: Fs =
56 ,
495 5
, 90
81 ,
9 6
, 730157
x x
x Fs = 650431,98 N
- Gaya Gesek dinamis F
d
Fd =
x dinamis
x r
x g
x R
µ
Dimana: µdinamis = Koefisien gesek pada logam-logam
0,75 µstatis lamp 5 =
0,75 x 0,5 = 0,375
Universitas Sumatera Utara
63 Fd =
56 ,
495 375
, 90
81 ,
9 6
, 730157
x x
x Fd = 455302,38 N
Silinder Stick ini melanyani jarak perpindahan langkah sejauh = 924 mm dan dilakukan selama 5,4 detik.
Dalam perancangan ini direncanakan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan percepatan saat akan dimulai bergerak t
1
=1,4 detik, sedangkan pada saat mencapai kec konstan waktu t
2
direncankan 2,6 detik, sedangkan pada saat akan mau berhenti waktu direncanakan t
3
1,4 detik.
Kondisi ini dapat dianalogikan dengan persamaan sebagai berikut: Jarak total yang ditempuh oleh piston S
S = S
1
+ S
2
+ S
3
Dimana S
1
= Jarak tempuh saat percepatan terjadi mm S
2
= Jarak tempuh saat percepatan konstan a=0 mm S
3
= Jarak tempuh saat perlambatan terjadi mm.
Pada kondisi percepatan dan perlambatan berlaku persamaan jarak: S =
2
2 1
t x
a x
S =
2 1
1 1
2
2 1
t x
t V
V −
Kecepatan awal V
1
= 0 ms
S =
1 2
2 1
t x
V x
Pada kondisi ini diasumsikan percepatan dan perlambatan mengalami waktu yang sama t
1 =
t
2
sehingga S
1 =
S
3
sedangkan pada kondisi kecepatan Konstan a =0, jarak yang ditempuh
Universitas Sumatera Utara
64
S
2
= V
2
x t
2
Jadi kecepatan 2 diperoleh: S = 2 S
1
+ S
2
S =
2 2
1 2
2 1
2 t
V x
t V
S = V
2
t
1 +
t
2
V
2
=
2 1
t t
S +
V
2
= 6
, 2
4 ,
1 924
+ = 231 mms = 0,231 ms
Dan bila diplotkan dalam grafik akan akan terlihat seperti grafik dibawah ini.
Kecepatan Vs Waktu Silinder Stick
50 100
150 200
250
1 2
3 4
5 6
Waktu det K
e c
e p
a ta
n m
m s
Grafik 3.7. Kec Vs Waktu Silinder Stick
Universitas Sumatera Utara
65 Kecendrungan gari yang menaik menunjukkan mengalami percepatan, garis
mendatar menunjukkan kecepatan konstan dan menurun menunjukkan piston mengalami perlambatan.
Sehingga jarak S
1
dan S
3
adalah:
S
1
=
1 2
2 1
t x
V x
S
1
= 4
, 1
231 2
1 x
x
S
1
= 161,7 mm = 0,1617 m
Dan jarak S
2
adalah: S
2
= V
2
x t
2
S
2
= 231 x 2,6 S
2
= 600,6 mm = 0,6 m
Percepatan yang terjadi adalah sama dengan perlambatan yang terjadi sehingga: a =
1 1
2
t V
V −
a = 4
, 1
231 −
== 165 mms
2
= 0,165 ms
2
- Gaya yang dibutuhkan piston untuk mulai bergerak adalah
Fa = m x a
Dimana Fa
= Gaya piston untuk mulai bergerak N m
= Massa yang dipindahkan oleh piston beban maksimal = 730199,9 kg
a = Percepatan yang terjadi 0,165 ms
2
sehingga
Fa = m x a
Universitas Sumatera Utara
66
Beban Vs Waktu Silinder Stick
800000 1000000
tu det e
b a
n N
Fa = 730199,9 x 0,165
Fa = 120482,98 N
- Gaya gesek yang terjadi pada silinder bucket adalah:
Akibat adanya perapat maka akan terjadi gaya gesekan pada dinding dalam piston Gaya yang terjadi:
Fr = Fs x 0,03 Dimana:
Fr = Gaya gesek silinder akibat adaya perapat N
Fs = Gaya gesek statis = 650431,98 N
Sehingga Fr = Fs x 0,03
Fr = 650431,98 x 0,03 Fr = 19513 N
Gaya yang ditimbulkan akibat gesekan pada dinding piston dalam adalah : 535,09 N.
- Gaya total yang dibutuhkan untuk mulai melakukan gerak Ft adalah:
Ft = Fa + Fs + Fr Ft = 120482,98 + 650431,98 + 19513
Ft = 790427,93 N
- Gaya yang dibutuhkan selama kecepatan konstan adalah:
Gaya yang dibutuhkan untuk melawan gaya gerak dinamis Fdinamis Fd = 455302,38 N
Perubahan pembebanan dapat dilihat pada grafik dibawah ini. Dari grafik terlihat bahwa beban pada piston akan bergerak akan mengalami
pembebanan yang besar, hal ini disebabkan oleh gaya gesek stasis yang terjadi pada awal pergerakan, tapi setelah gesekan ini hilang maka piston akan mengalami beban
yang bersifat dinamis, selanjutnya beban kembali menurun karena akan berhenti.
Universitas Sumatera Utara
67 Grafik 3.8. Beban Vs Wakatu silinder Stick
-Tekanan kerja yang diperlukan P
kerja
=
A F
t
Dimana: F
t =
Gaya total untuk menggerakkan piston = 790427,93N
P = Tekanan kerja Mpa
A = Luas Piston
memilki batang
= Luas piston-Luas permukaan batang piston =
2
4 1
D x
π -
2
4 1
b
D x
π
= 4
1
2 2
b
D D
− π
Dimana D = Diameter piston = 0,25 dirancang
Universitas Sumatera Utara
68 D
b
= Diameter batang = 0,5-0,7 x D Lit 12, hal 269
Sehingga : =
175 ,
25 ,
4 1
2 2
−
π = 0,025 m
2
Maka : P
kerja
= 025
, 93
, 790427
= 31617118,4 Pa = 31,6 Mpa
-Kapasitas aliran yang dibutuhkan untuk kerja ini adalah:
Q = A x V
Dimana: Q = Kapasitas aliran fluida hidraulik m
3
s A = Luas permukaan piston m
2
permukaan tanpa batang =
2
4 1
D
π =
2
25 ,
4 1
x x
π = 0,049 m
2
V = Kecepatan Piston ms = V
2
= 0,0231 ms Sehingga:
Q = A x V Q = 0,049 m
2
x 0,231 ms Q = 0,0113 m
3
s
Universitas Sumatera Utara
69
Kapasitas Vs Langkah Silinder Stick
0.002 0.004
0.006 0.008
0.01 0.012
200 400
600 800
1000
Langkah mm K
a p
a s
it a
s m
3 s
Grafik 3.9. Kapasitas Vs Langkah
Grafik ini menunjukkan kapasitas yang terjadi pada silinder stick.
3.3.3. Pada Silinder Boom
