Spesifikasi Umum Sistem dan Komponen Utama

37

3.2.1 Spesifikasi Umum

Spesifikasi umum dapat dilihat pada Gambar L.2, L.3, dan L.4, merupakan spesifikasi yang terdapat pada underground loader R1700G SBR specification, spesifikasi tersebut bersifat sebagai pengenalan machine kepada konsumen ataupun masyarakat umum, yang berisikan spesifikasi mesin, pengoperasian, berat machine, transmisi, hydrolic cycle, kapasitas bucket, turning dimension, ban, service refill capacities, standarisasi machine, dan dimensi. Berdasarkan keterangan tersebut dapat diketahui secara umum kinerja machine saat dioperasikan.

3.2.2 Sistem dan Komponen Utama

Sistem dan komponen utama merupakan bagian terpenting dari underground loader R1700G SBR agar dapat beroperasi secara optimal seperti melakukan pengereman, pengangkutan, pengendalian, dan lain-lain. Sistem dan komponen utama tersusun oleh beberapa macam komponen pendukung lainya atau grup-grup tertentu untuk bekerja. Sistem dan komponen utama tersebut adalah sebagai berikut: a. Sistem Braking Sistem braking merupakan sistem yang berfungsi untuk mengurangi atau menghentikan laju dari machine. Pada underground loader R1700G SBR tipe brake yang digunakan adalah tipe multiple disc yang bekerja dengan adanya tekanan dari sistem hidrolik. Sistem braking pada underground loader dibagi menjadi dua yaitu parking brake dan service brake system. Gambar 3.1. Komponen sistem parking brake dan service brake 38 Keterangan Gambar 3.1 : 1 Service brake oil passage 9 Springs 2 Guide pin 10 Springs 3 Springs 11 Parking brake piston 4 Oil chamber 12 Oil chamber 5 Service brake piston 13 Parking brake oil passage 6 Friction disc 14 Hub Assembly 7 Plates 15 Spindle 8 Axle housing 16 Axle shaft b. Engine dan Related System Engine merupakan alat yang berfungsi untuk mengubah tenaga panas menjadi tenaga penggerak, tenaga penggerak yang digunakan machine untuk bergerak atau bekerja. Model Engine pada underground loader R1700G SBR adalah C11 dapat dilihat pada Gambar 3.2 dan termasuk dalam internal combustion karena pembakaran terjadi didalam engine. Gambar 3.2. Engine C11 underground loader R1700G SBR c. Electrical dan starting system Electrical dan starting system merupakan keseluruhan sistem kelistrikan yang terdapat pada underground loader R1700G SBR, sistem kelistrikan berfungsi untuk 39 mendukung bekerjanya proses starting mesin, monitor, pencahayaan, sensor dan proses-proses lainnya yang bekerja dengan adanya energi listrik. d. Frame dan body Frame dapat dilihat pada Gambar 3.3 dan 3.4 merupakan suatu komponen yang berfungsi untuk memikul berat machine dan mendukung mesin, transmisi, suspensi, serta komponen lain yang terpasang pada frame termasuk body. Gambar 3.3. Unit rear frame yang telah terpasang Gambar 3.4. Front frame 40 e. Operator Station Operator station merupakan komponen atau grup-grup yang terdapat pada ruang cabin dan berfungsi untuk mendukung atau mempermudah operator dalam pengoperasian serta memonitor proses kerja machine. Pada Gambar 3.5 dapat dilihat contoh monitor serta pengendali yang terdapat pada operator station. Gambar 3.5. Monitor dan stick bucket f. Power train Power train merupakan rangkaian komponen yang bekerja sama untuk menyalurkan tenaga dari sumber tenaga engine kebagian tertentu final drive untuk menghasilkan kerja. Fungsi dari power train adalah: a. Memutus dan menghubungkan tenaga dari engine. b. Merubah kecepatan dan torsi. c. Merubah arah maju menjadi mundur atau sebaliknya d. Menyamakan distribusi tenaga pada roda memungkinkan kendaraan untuk berbelok g. Sistem Remote Control Sistem remote control merupakan suatu piranti atau sistem yang tergolong dalam pengembangan teknologi sistem pengoperasian atau pengendalian, sistem ini berfungsi untuk memudahkan operator dalam mengoperasikan alat berat, dikarenakan operator tidak perlu mengoperasikan alat berat secara langsung didalam cabin, melainkan dapat dioperasikan pada jarak tertentu terhadap tempat alat berat beroperasi, dengan hal 41 tersebut pula kecelakaan yang dialami operator pada saat mengoperasikan alat berat dapat berkurang. h. Steering System Steering system berfungsi sebagai pengontrol arah pergerakan dari underground loader atau lebih singkatnya berguna untuk membantu dalam proses turning membelok. Silinder steering merupakan komponen utama yang berperan penting dalam proses turning. Underground loader R1700G termasuk dalam alat berat yang terartikulasi, karena untuk melakukan proses turning, front frame lah yang memposisikan arah sesuai kontrol dari operator. Hal tersebut dikarenakan terdapat mekanisme hinge engsel pada penghubung antara front frame dan rear frame, dapat dilihat pada Gambar 3.6. Gambar 3.6. Mekanisme hinge pada sistem steering i. Implement Implement merupakan bagian atau komponen mayor dari control GP bucket, yang terdiri dari lift arm, pin-pin, tilt lever, tilt link, bantalan, lock GP pin, shim, collet, bolt, nut , washer, seal, plate, bung, dan plug-pipe. Komponen-komponen tersebutlah yang mendukung underground loader melakukan proses memuat, mengangkut, dan 42 memindahkan material, oleh karena itu kemungkinan akan terjadinya kerusakan seperti keausan serta retakan sangatlah besar. Berdasarkan hal tersebut maka dipilihlah beberapa komponen utama dari implement yang digunakan sebagai obyek penelitian, yaitu: 1. Lift arm Lift arm dapat dilihat pada Gambar 3.7, merupakan komponen yang berfungsi untuk menopang beban muatan secara langsung serta memungkinkan terjadinya pendistribusian beban melalui pin serta bantalan ke front axle dan rear axle. Lift arm juga berfungsi sebagai rangka penyusun dari implement, karena komponen- komponen implement terkecuali silinder lift dan tilt tersusun pada lift arm dapat dilihat pada Gambar 3.9. Gambar 3.7. Lift arm 2. Plat Plat dapat dilihat pada Gambar 3.8 merupakan struktur tambahan yang diaplikasikan terhadap lift arm, bertujuan mengurangi serta mencegah terjadinya crack pada lift arm. Plat memiliki tebal ±16mm dan merupakan logam jenis alloy steel , plat dipasangkan pada sisi luar lift arm dapat dilihat pada Gambar L.19. 43 Gambar 3.8. Plat 3. Pin dan bantalan Pin dan bantalan dapat dilihat pada Gambar 3.10 merupakan komponen yang berfungsi untuk menopang beban muatan dan mendistribusikan beban yang diterima oleh lift arm ke front axle dan rear axle serta memungkinkan terjadinya rotasi pada implement. Terdapat lima macam pin dan empat macam bantalan yang digunakan pada lift arm berdasarkan kode part number dan letak atau posisi penggunaanya dapat dilihat pada Gambar 3.9 dan Tabel 3.1, diantaranya adalah: Gambar 3.9. Implement underground loader R1700G SBR 44 Keterangan Gambar 3.9: 1. Lift arm rear 6. Lift arm front 2. Silinder tilt rear 7. Tilt link rear 3. Silinder lift front dan lift arm center lift 8. Silinder lift rear 4. Tilt lever center dan lift arm center tilt 9. Tilt lever rear 5. Tilt link front Tabel 3.1. Part number pin dan bantalan pada implement Letak atau Posisi Pin Bantalan Silinder Tilt Front 1V-8033 1V-5635 Rear 1V-8033 1V-5635 Silinder Lift Front 4V-2119 Collet Rear 4V-2119 1V-7001 Tilt Link Front 1V-8033 1V-5635 Rear 1V-8033 1V-5635 Tilt Lever Front 1V-8033 Collet Center 1V-8031 1V-7038 Rear 1V-8033 Collet Lift Arm Front 1V-8033 186-9776 Center Lift 4V-2119 1V-7002 Center Tilt 1V-8031 Collet Rear 1V-8031 1V-7038 Gambar 3.10. Pin dan bantalan implement 45 j. Sistem Hidrolik Sistem hidrolik adalah sistem yang membangkitkan tenaga, gaya dan gerakan dengan menggunakan fluida cair. Terdapat enam komponen pokok yang diperlukan dalam sirkuit hidrolik dan juga merupakan komponen utama dari sistem hidrolik, diantaranya adalah tangki, pompa, sumber penggerak pompa, katup-katup, aktuator, dan pipa. Untuk dapat memahami pergerakan implement, diperlukan pemahaman mengenai sistem hidrolik dan komponen kerjanya, oleh karena itu akan dibahas mengenai kriteria komponen utama hidrolik dan cara kerja sistem pergerakan implement berdasarkan pada diagram hidrolik underground loader R1700G SBR. 1. Komponen utama Komponen utama sistem hidrolik merupakan komponen yang berfungsi untuk mendukung proses kerja sistem hidrolik agar dapat melakukan fungsi dari underground loader R1700G SBR, seperti memuat, mengangkut, dan memindahkan material. Komponen utama tersebut diantaranya adalah: a. Tangki Tangki pada underground loader R1700G SBR dapat dilihat pada Gambar 3.11 memiliki kapasitas penampung minyak hidrolik sebesar 125L. Pada tangki tersebut pula terdapat strainer yang berfungsi untuk menyaring contaminant yang terkandung pada minyak hidrolik. Gambar 3.11. Tangki minyak hidrolik 46 b. Pompa Pompa yang digunakan pada underground loader R1700G SBR merupakan pompa hidrostatis jenis gear pump tipe internal gear pump, pompa tersebut juga tergolong dalam kategori tipe fix displacement gear pump dapat dilihat pada Gambar 3.13, dimana jumlah aliran perputaran porosnya tidak dapat diubah. Pada Gambar 3.12 terlihat mekanisme aliran minyak hidrolik saat pompa bekerja yang menyebabkan laju aliran dengan jumlah tertentu kedalam sistem hidrolik, laju aliran tersebut tergantung pada putaran pompa yang digerakkan oleh mesin serta besar tekanan yang berdasarkan pada pengujian, seperti terlihat pada Tabel 3.2. Gambar 3.12. Mekanisme bagian dalam pompa roda gigi Keterangan Gambar 3.11: 1. Direction pump rotation 2. Drive gear 3. Pump housing 4. Idler gear Tabel 3.2a. Spesifikasi pompa hidrolik Test at Pressure kPa Engine speed rpm Pump speed rpm Output Lmin Full speed 690 2100 2100 364 6900 2100 2100 363 The oil is forced out of outlet port oil enters through inlet port 1 47 Tabel 3.2b. Lanjutan Spesifikasi pompa hidrolik Test at Pressure kPa Engine speed rpm Pump speed rpm Output Lmin Half speed 690 1050 1050 179,7 6900 1050 1050 177,9 c. Sumber Penggerak Pompa Sumber penggerak pompa pada underground loader R1700G SBR adalah roda gigi yang terdapat pada torque converter, dimana pada Gambar 3.14 terlihat bahwa pompa hidrolik implement terpasang pada torque converter housing . Gambar 3.13. Pompa hidrolik implement Gambar 3.14. Pompa hidrolik implement yang telah terpasang 1 4 3 2 48 Keterangan Gambar 3.13 dan Gambar 3.14: 1. Poros yang terhubung dengan gear torque converter 2. Pompa hidrolik implement 3. Torque converter housing 4. Gear torque converter housing d. Katup-katup Berdasarkan Gambar 3.20, pada sistem hidrolik implement underground loader R1700G SBR terdapat tiga macam katup yaitu directional control valve, pressure control valve , dan flow control valve. Pada Gambar 3.15 terlihat salah satu contoh main control valve pada underground loader R1700G SBR yang tergolong dalam directional control valve. Masing-masing katup tersebut directional control valve, pressure control valve , dan flow control valve terbagi kedalam beberapa macam komponen kerja dengan pengendalian yang berbeda pula, akan tetapi memiliki fungsi yang tetap sesuai dengan jenisnya. Pembagian tersebut diantaranya adalah: 1. Directional control valve Directional control valve terbagi menjadi: a. Auxiliary control valve auxiliary control valve spool b. Main control valve tilt dan lift valve spool c. Ride control solenoid valve d. Pilot diverter solenoid valve e. Lift arm positioner valve f. Float sequence valve g. Pilot control valve Dump stem, tilt back stem, lift stem dan lower stem h. Implement and solenoid valve i. Selector and pressure control valve j. Load check valve 2. Pressure control valve Pressure control valve terbagi menjadi: a. Main relief valve b. Auxiliary line relief valve 49 c. Tilt line relief valve d. Lift circuit relief valve 3. Flow control valve Flow control valve merupakan katup pengendali jumlah aliran. Flow control valve pada sistem hidrolik implement tergabung dengan ride control solenoid valve . Gambar 3.15. Main control valve e. Aktuator Pada underground loader R1700G SBR, aktuator yang digunakan adalah silinder hidrolik dengan jenis silinder kerja ganda double acting cylinder. Pada underground loader R1700G SBR terdapat tiga silinder hidrolik dengan fungsi dan kegunaan yang berbeda-beda, akan tetapi memiliki prinsip kerja yang sama, diantaranya adalah: 1. Silinder tilt Silinder tilt dapat dilihat pada Gambar 3.16 berfungsi untuk merubah posisi bucket, melalui perantara tilt lever dan tilt link, dimana dengan bantuan silinder tilt, bucket dapat diposisikan sesuai keinginan operator. 2. Silinder lift Silinder lift dapat dilihat pada Gambar 3.17 berfungsi untuk mengangkat dan menurunkan implement pada saat kondisi tanpa beban atau pun berbeban. Silinder lift berperan penting dalam menopang beban muatan 50 karena bersifat sebagai pendukung utama implement serta membantu dalam menyalurkan beban hingga ke axel. 3. Silinder steering Silinder steering dapat dilihat pada Gambar 3.18 berfungsi untuk merubah posisi atau arah dari front frame GP kearah kiri atau kanan, pengubahan arah tersebut menyebabkan perubahan pada arah pergerakan machine pada saat beroperasi, sehingga memungkinkan machine untuk berbelok kekiri serta kekanan. Gambar 3.16. Silinder tilt Gambar 3.17. Silinder lift 51 Gambar 3.18. Silinder steering f. Pipa-Pipa Pipa dapat pula disebut fluid lines berfungsi untuk menghubungkan komponen-komponen hidrolik dan menyalurkan fluida pada sistem hidrolik. Fluid lines pada sistem hidrolik dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu pipa atau pipe rigid, tubing semirigid, hose flexibel. Pipa hidrolik pada underground loader R1700G SBR umumnya berupa flexible hose seperti dapat dilihat pada Gambar 3.19. Gambar 3.19. Hydrolic flexible hose yang terhubung dengan silinder tilt flexible hose 52 2. Cara Kerja Sistem Pergerakan Implement Cara kerja implement diperoleh berdasarkan pemahaman mengenai cara kerja sistem hidrolik dan komponen kerjanya, ke dalam lima kondisi umum, yaitu kondisi hold, lift arm raise, lift arm lower, bucket back, dan bucket dump. Cara kerja kelima kondisi tersebut dapat diketahui dengan memahami pergerakan aliran serta komponen kerja pada diagram hidrolik Gambar 3.20 untuk masing-masing kondisi, yang dapat ditulis sebagai berikut: Gambar 3.20. Diagram hidrolik implement a. Kondisi Hold Ketika mesin hidup dan tuas kontrol joystick berada pada posisi HOLD, pilot and braking pump mengalirkan minyak ke pilot pressure reducing valve. Pilot pressure reducing valve mempertahankan tekanan minyak pada pilot system dalam kondisi konstan. Minyak mengalir dari pilot pressure reducing valve melalui check valve kemudian menuju ke selector dan pressure control valve dan parking brake control valve. Setelah itu minyak mengalir melewati parking brake control valve dan implement and steering solenoid valve 53 kemudian ke pilot control valve, pada pilot control valve aliran minyak dihentikan oleh valve stem karena valve stem berada pada posisi HOLD. Akibatnya minyak mengalir ke pilot relief valve, semakin meningkatnya tekanan pada minyak menyebabkan pilot relief valve aktif terbuka, sehingga minyak mengalir kembali ke tangki. Implement pump mengalirkan minyak ke main relief valve, yang berfungsi untuk mengontrol tekanan maksimum pada implement oil system. Dimana kedua main control valve spool tilt dan lift pada posisi HOLD, sehingga minyak mengalir melalui main control valve, melewati filter dan menuju ke tangki. Jika filter kotor terdapat benda-benda asing, maka filter bypass valve akan terbuka dan memungkinkan minyak kembali mengalir ke tangki hidrolik. b. Kondisi Lift Arm Raise Ketika tuas kontrol joystick dipindahkan ke posisi RAISE, aliran minyak pilot oil mengalir melalui pilot control valve ke raise end yang terdapat di lift control valve spool , hal tersebut menyebabkan lift control valve spool bergerak keatas. Minyak pilot oil yang berada pada lower end yang terdapat di lift control valve spool mengalir ke lower stem di pilot control valve dan kembali ke tangki. Pergerakan lift control valve spool menghentikan aliran minyak implement oil yang melewati main control valve sehingga tekanan pada implement pump meningkat, dan menyebabkan terbukanya load check valve. Kemudian aliran minyak menuju ke head end dari silinder lift, yang menyebabkan rod bergerak keatas extend sehingga bucket terangkat. Gerakan dari piston silinder dan rod menyebabkan minyak yang terdapat pada rod end di lift cylinder keluar dan aliran minyak menuju ke main control valve dan kembali ke tangki. Ketika tuas kontrol joystick dilepaskan, dump stem kembali keposisi HOLD menyebabkan aliran minyak pilot oil terhenti. sehingga lift control valve spool kembali ke posisi HOLD akibat dorongan pegas. Minyak pilot oil pada lift end dari lift control valve spool mengalir kembali ke pilot control valve, dan kembali ke tangki. Minyak implement oil yang terdapat pada lift cylinder tertahan oleh lift control valve spool begitu pula untuk pergerakan dari piston 54 silinder dan rod terhenti. Lift arm dan bucket pun terhenti pergerakannya hingga tuas kontrol joystick digerakkan kembali. c. Kondisi Lift Arm Lower Ketika tuas kontrol joystick dipindahkan ke posisi LOWER, aliran minyak pilot oil mengalir melalui pilot control valve dan lift arm positioner valve kemudian ke lower end yang terdapat di lift control valve spool, hal tersebut menyebabkan lift control valve spool bergerak kebawah. Minyak pilot oil yang berada pada raise end yang terdapat di lift control valve spool mengalir ke pilot control valve melewati lift stem dan kembali ke tangki. Pergerakan lift control valve spool menghentikan aliran minyak implement oil yang melewati main control valve, sehingga tekanan pada implement pump meningkat dan menyebabkan terbukanya load check valve. Kemudian aliran minyak menuju ke rod end dari lift cylinder dan menyebabkan rod bergerak kebawah retrack dan bucket turun. Gerakan dari piston silinder dan rod menyebabkan minyak yang terdapat pada head end di lift cylinder terdorong keluar dan minyak mengalir ke main control valve dan kembali ke tangki. Jika lift cylinder turun retrack terlalu cepat, implement pump tidak dapat mensuplay minyak yang cukup ke rod end dari lift cylinder. Sehingga tekanan minyak kemudian menurun, dan menyebabkan makeup valve bergerak melawan gaya pegas. Makeup valve memungkinkan penambahan minyak dari return line ke implement pump, untuk mencegah kerusakan pompa akibat kavitasi vakum didalam sistem hidrolik. Ketika tuas kontrol joystick dilepaskan maka lower stem akan kembali ke posisi HOLD. Menyebabkan aliran minyak pilot oil terhenti. Sehingga pegas pada lift control valve spool dapat menggerakkan valve spool kembali ke posisi HOLD . Minyak pilot oil pada lower end dari lift control valve spool mengalir kembali ke pilot control valve dan kembali ke tangki. Minyak implement oil di lift cylinder tertahan oleh lift control valve spool dan pergerakan dari piston silinder dan rod terhenti. Bucket pun tertahan pada lower position hingga tuas kontrol joystick digerakkan kembali. Lift arm positioner valve mengontrol aliran minyak pilot oil ke dan dari main control valve , ketika lift arm positioner valve tertutup, minyak pilot oil 55 dari main control valve kembali ke tangki melalui suatu lubang orifice, yang menyebabkan lift spool pada main control valve secara bertahap kembali ke posisi CENTER. Sehingga kontrol terhadap lift arm terhenti. d. Kondisi Bucket Back Ketika tuas kontrol joystick dipindah ke posisi TILT BACK, aliran minyak pilot oil mengalir melalui pilot control valve ke tilt back end yang terdapat di tilt control valve spool hal tersebut menyebabkan tilt control valve spool bergerak kebawah. Minyak pilot oil yang berada pada tilt dump end yang terdapat di tilt control valve spool mengalir ke pilot control valve melewati pilot valve dump stem kemudian ke tangki. Pergerakan tilt control valve spool menghentikan aliran minyak implement oil yang melewati main control valve sehingga tekanan pada implement pump meningkat dan menyebabkan terbukanya load check valve. Kemudian aliran minyak menuju ke head end bagian bawah dari tilt cylinder yang menyebabkan rod bergerak keatas extend, sehingga bucket back. Gerakan dari piston silinder dan rod menyebabkan minyak yang terdapat pada rod end di tilt cylinder terdorong keluar dan minyak mengalir ke main control valve dan kembali ke tangki. Ketika tuas joystick dilepaskan maka dump stem kembali ke posisi HOLD, menyebabkan aliran minyak pilot oil terhenti, sehingga tilt control valve spool kembali ke posisi HOLD akibat dorongan pegas. Minyak pilot oil pada tilt back end dari tilt control valve spool mengalir kembali ke pilot control valve, melewati tilt back stem dan kembali ke tangki. Minyak implement oil yang terdapat pada tilt cylinder tertahan oleh tilt control valve spool , begitu pula untuk piston dan rod terhenti, bucket pun ikut terhenti hingga tuas kontrol joystick digerakkan kembali. e. Kondisi Bucket Dump Ketika tuas kontrol joystick dipindahkan ke posisi DUMP, minyak pilot oil mengalir melalui pilot control valve ke tilt dump end yang terdapat di tilt control valve spool , hal tersebut menyebabkan tilt control valve spool bergerak 56 keatas. Minyak pilot oil dibagian tilt back end yang terdapat di tilt control valve spool mengalir kembali ke tilt back stem yang terdapat pada pilot control valve kemudian kembali ke tangki. Pergerakan Tilt control valve spool menghentikan aliran minyak implement oil yang melewati main control valve, sehingga tekanan pada implement pump meningkat dan menyebabkan terbukanya load check valve, kemudian aliran minyak menuju ke rod end bagian atas dari tilt cylinder yang menyebabkan rod bergerak kebawah retrack. Gerakan dari piston silinder dan rod menyebabkan minyak yang terdapat pada head end di tilt cylinder terdorong keluar dan minyak mengalir ke main control valve dan kembali ke tangki. Jika tilt cylinder turun retrack terlalu cepat, implement pump tidak dapat mensuplay minyak yang cukup ke rod end dari tilt cylinder. Sehingga tekanan minyak kemudian menurun, dan menyebabkan makeup valve bergerak melawan gaya pegas. Makeup valve memungkinkan penambahan minyak dari return line ke implement pump, untuk mencegah kerusakan pompa akibat kavitasi vakum didalam sistem hidrolik. Ketika tuas joystick dilepaskan maka dump stem akan kembali ke posisi HOLD , menyebabkan aliran minyak pilot oil terhenti. Pegas pada tilt control valve spool menggerakkan valve spool kembali ke posisi HOLD. Minyak pilot oil pada dump end dari tilt control valve spool mengalir kembali ke dump stem pada pilot control valve dan kembali ke tangki. Minyak implement oil yang terdapat pada tilt cylinder tertahan oleh tilt control valve spool , dan pergerakan dari piston dan rod juga terhenti. Menyebabkan bucket tertahan pada posisi DUMP hingga tuas control joystic digerakkan kembali.

3.3 Metode Numerik dan Grafis