Mesin pres hidrolik untuk jerami - USD Repository

MESIN PRES HIDROLIK UNTUK JERAMI TUGAS AKHIR

  Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin

  JurusanTeknikMesin Diajukan oleh :

  DIONISIUS SRI MARYANTO NIM : 085214015 FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2012

  STRAW’S HYDRAULIC PRESS FINAL PROJECT

  As partial fulfillment of the requirement to obtain the SarjanaTeknik degree Mechanical Engineering Study Program

  Mechanical Engineering Department by

  DIONISIUS SRI MARYANTO Student Number:085214015 SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

  

INTISARI

  Ternak pemamah biak yang meliputi sapi, kerbau, kambing dan domba secara alami membutuhkan hijauan berupa rumput dan daun-daunan. Masalah bagi para peternak pada saat musim kering adalah kurangnya hijauan pakan ternak baik jumlah maupun mutu. Jerami sebagai limbah pertanian berpotensi sebagai pakan ternak sehingga dapat dijadikan pakan pada musim kering. Oleh karena itu perlu dibuat sebuah mesin untuk membantu peternak dalam pengepakan pakan ternak. Salah satu mesin yang perlu dibuat adalah mesin pres hidrolik. Oleh karena itu penelitian ini ditujukan untuk membuat mesin pres hidrolik sederhana untuk pemampatan jerami dan mengetahui hubungan tekanan pengepresan dan kerapatan hasil pengepresan jerami.

  Mesin yang dibuat adalah mesin pres hidrolik. Penelitian dilakukan dengan cara mengepres jerami menggunakan mesin pres dengan tujuh variasi tekanan,

  2

  2 2 yakni 30 kg/cm sampai 90 kg/cm dengan interval kenaikan tekanan 10 kg/cm .

  Data yang diambil dalam penelitian ini adalah tekanan terukur, tinggi jerami pada saat dipres dan ditahan selama 2 menit serta tinggi jerami setelah dilepas dari penepresan.

  Hasil penelitian menunjukan bahwa pengepresan jerami dengan berat 2 kg

  2

  yaitu tekanan yang diterima bahan sebesar 14 kg/cm , volume bahan mula-mula

  3

  3

  sebelum dipres 24 dm menghasilkan volume bahan setelah dipres 10 dm , dan

  3

  kerapatan sebesar 200 kg/m . Dari grafik hubungan tekanan pengeprean dan

  2

  kerapatan jerami, menunjukan bahwa dalam rentang tekanan 30 kg/cm sampai 90

  2

  kg/cm kerapatan berbanding lurus dengan tekanan yang diberikan Kata Kunci : Jerami, Mesin pres hidrolik, tekanan dan kerapatan.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur senantiasa kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat yang diberikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

  Tugas Akhir ini merupakan sebagai salah satu syarat yang wajib untuk setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin. Tugas Akhir ini dilaksanakan dalam rangka memenuhi syarat untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Berkat bimbingan, dukungan dan nasihat dari berbagai pihak, akhirnya Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.

  Bapak Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Bapak Ir. Rines, M.T., sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

  3. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., dan Bapak Raden Benedictus Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si., selaku Dosen pembimbing akademik yang terdahulu dan sekarang.

  4. Bapak Heribertus Marsudi dan Ibu Marcela Sri Murniati selaku orang tua penulis, karena kebaikan dan kerendahan hati memberikan semangat pada penulis.

  Keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

  5. Bapak Tono yang telah membantu dalam pembuatan mesin hidrolik ini.

  6. Rekan sekelompok penulis, yaitu Gani Purwanto, Wasis Indra Wisesa, Dadang Kurniawan dan Edward Yonathan yang telah membantu dalam pembuatan, perbaikkan alat dan pengambilan data.

7. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas segala bantuanya.

  Penulis menyadari dalam penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Segala kritik dan saran yang membangun akan sangat penulis harapkan demi penyempurnaan dikemudian hari. Akhir kata seperti yang penulis harapkan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

  Yogyakarta, 10 Agustus 2012 Penulis

  DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL TITLE PAGE DAFTAR DEWAN PENGUJI PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ..................................... i

  INTISARI ………………..……………………………………... ii

  KATA PENGANTAR ………..........………............………... iii

  DAFTAR ISI ………..........…..............………..…............………... v

  ISTILAH PENTING ………………..……………………………... viii

  DAFTAR GAMBAR ......................................................................... ix DAFTAR TABEL ..................................................................................... xi

  BAB I PENDAHULUAN ……...……………………………………….. 1 1.1 Latar Belakang .

  ……………………………………………………… 1

  1.2 Rumusan Masalah ………………………………………………. 3

  1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................... 3

  1.4 Manfaat Penelitian ......................................................................... 4 BAB II DASAR TEORI ...............................

  …............…….…………. 5 2.1 Definisi Hidrolik .................. ………………………...........….... 5 2.2 Massa, Tekanan, dan Gaya ..........................

  …....………………... 6

  2.3 Hukum Pascal …………..................................................................... 7

  2.4 Persamaan Kontinuitas ……………...............................................…. 10

  2.5 Kerapatan ………………………......………………………….... 12

  2.6 Komponen-komponen dalam Sistem Hidrolik .......................... 12

  2.6.1 Tangki ……………………………….....………………………….... 12 2.6.2 Pompa .............................

  …………........................……………….... 13

  2.6.2.1 Pompa Roda Gigi dengan roda gigi internal .

  …………............….... 15 2.6.2.2 Pompa Roda Gigi dengan roda gigi eksternal . …………............….... 16

  2.6.3 Motor Listrik ......................................................................... 17

  2.6.4 Valves ………………………................................................. 17

  2.6.4.1 Directional Control Valve (DCV) ................................................. 17

  2.6.4.2 Pressure Valve ………………................................................. 18

  2.6.4.3 Flow Control Valve ………………................................................. 20

  2.6.4.4 Non-return Valve ………………................................................. 20

  2.6.5 Silinder Hidrolik ………………………..................................... 21

  2.6.6 Pipa-pipa ………………………………..................................... 22 BAB III METODE PENELITIAN ..........

  …………….………….. 24 3.1 Diagtam Alir Penelitian .................. ……………...……...…… 24 3.2 Obyek Penelitian ............... …...…………………...…………..... 25

  3.3 Waktu Dan Tempat Penelitian ………………………............. 25 3.4 Alat Dan Bahan ...

  ………..................……………………….......….. 25 3.5 Variabel Penelitian ..........

  ……............……………………...….... 33

  3.6 Langkah Percobaan ......................................................................... 33

  BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN …………..…... 35

  4.1 Data Hasil Percobaan ………............………...……...........………... 35

  4.2 Perhitungan Karakteristik Mesin dan Pengolahan Data ………. 36 4.2.1 Luas penampang silinder dan rod mesin pres .............

  …...…………. 36

  4.2.2 Laju aliran pompa ……………….....….......……………………. 37

  4.2.3 Kecepatan piston pada saat turun dan naik …………...…. 38

  4.2.4 Daya pemompa maksimal ……….........………...………. 38 4.2.5 Gaya yang diterima piston .........................................

  …...………. 39 4.2.6 Tekanan yang diterima bahan ............................. …...………………. 40

  4.2.8 Perhitungan Kerapatan Bahan.............................

  …...………………. 41

  4.3 Hasil Perhitungan ……............….............................…...………. 41

  4.4 Grafik Hasil Perhitungan …….................................…...………. 43

  4.4.1. Grafik untuk mengetahui selisih tinggi jerami ......................... 44

  4.4.2. Grafik hubungan antara kerapatan dan tekanan pres ......................... 47 BAB V PENUTUP ..

  ……….......................................................………... 50

  5.1 Kesimpulan ……............…………………………........………… 50

  5.2 Saran ……............……............……………................…………… 51

  DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………… 52

  LAMPIRAN ……………………………………………………… 54

DAFTAR ISTILAH

  

3

  n Kecepatan putaran poros (rpm)

  )

  3

  V D Volumetric Displacement (cm

  m massa (kg)

  )

  Simbol Keterangan

  P Tekanan (kg/cm

  V Volume (liter) t Waktu (menit) v Kecepatan (cm/detik) ρ

  Q Laju aliran (liter/menit)

  )

  2

  F Gaya (kg) A Luas penampang (cm

  )

  

2

  Kerapatan (kg/cm

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Dua Bejana Berhubungan Untuk Menjelaskan

  Hukum Pascal …………………………………....... 8

Gambar 2.2 Aliran Didalam Pipa Untuk Menjelaskan Persamaan

  Kontinuitas ....................................................................... 10 Gambar 2.3 Diagram Klasifikasi Pompa ....................................

  ….….. 14

Gambar 2.4 Pompa Roda Gigi dengan Roda Gigi Internal ........... 15Gambar 2.5 Pompa Roda Gigi dengan Roda Gigi eksternal

  ….….. 16

Gambar 2.6 Directional Control Valve

  ………………………….….. 18

Gambar 2.7 Pressure Relief Valve

  ………………………….….. 19

Gambar 2.8 Pressure Regulators

  ………………………….….. 19

Gambar 2.9 Flow Control Valve

  ………………………….….. 20

Gambar 2.10 Non-return Valve

  ………………………….….. 21

Gambar 2.11 Simbol Silinder Kerja Tunggal dengan Pegas Pembalik

  ….. 22 Gambar 2.12 Simbol Silinder Kerja Ganda . ………………………... 22 Gambar 3.1 Diagram Alir Langkah-langkah Penelitian .................

  ….. 24 Gambar 3.2 Model Mesin Pres Hidrolik ................. ….. 25

Gambar 3.3 Diagram Aliran

  ……….....….. 26 Gambar 3.4 Tangki ...............................................

  ….. 27 Gambar 3.5 Motor Listrik ............................................... ….. 28 Gambar 3.6 Pompa roda gigi ............................................... ….. 29 Gambar 3.7 Pressure Relief Valve ............................................... ….. 29 Gambar 3.8 Simbol Directional Control Valve ............................. ….. 30 Gambar 3.9 Directional Control Valve ...............................................

  ….. 30 Gambar 3.10 Silinder Hidrolik tipe double acting cylinder ................. ….. 31 Gambar 3.11 Pipa pada system hidrolik ...............................................

  ….. 32 Gambar 3.12 Limit switch ............................................... ….. 32

Gambar 4.1 Grafik selisih jerami pada berat 2 kg

  ……….................….. 44

Gambar 4.2 Grafik selisih jerami pada berat 3 kg .................................. 45 Gambar 4.3 Grafik selisih jerami pada berat 4 kg .............................

  ….. 46

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara kerapatan dan tekanan pres dengan berat jerami 2 kg.................................................

  ….. 47

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara kerapatan dan tekanan pres dengan berat jerami 3 kg ................................

  .........….. 48

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara kerapatan dan tekanan pres dengan berat jerami 4 kg.................................................

  ….. 48

  DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Data percobaan bahan jerami dengan berat 2 kg ...........

  ….….. 35 Tabel 4.2. Data percobaan bahan jerami dengan berat 3 kg ........... ….….. 35 Tabel 4.3. Data percobaan bahan jerami dengan berat 4 kg ........... ….….. 36

Tabel 4.4. Data hasil perhitungan untuk berat jerami 2 kg posisi piston mengepres

  ………………………...........….….. 41

Tabel 4.5. Data hasil perhitungan untuk berat jerami 3 kg posisi piston mengepres

  ………………………...........….….. 42

Tabel 4.6. Data hasil perhitungan untuk berat jerami 4 kg posisi piston mengepres

  ………………………...........….….. 42

Tabel 4.7. Data hasil perhitungan untuk berat jerami 2 kg posisi

  Piston tidak mengepres ………………………...........….….. 42

Tabel 4.8. Data hasil perhitungan untuk berat jerami 3 kg posisi

  Piston tidak mengepres ………………………...........….….. 43

Tabel 4.9. Data hasil perhitungan untuk berat jerami 4 kg posisi

  Piston tidak mengepres ………………………...........….….. 43

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Ternak pemamah biak yang meliputi sapi, kerbau, kambing, dan domba secara alami membutuhkan hijauan berupa rumput dan daun-daunan. Hijauan merupakan bahan pakan yang penting bagi ternak. Hijauan ini dapat berasal dari hijauan liar (yang tidak disengaja ditanam dan tumbuh dengan sendirinya) dan hijauan yang dibudidayakan (sengaja ditanam dan dipupuk).

  Kurangnya hijauan pakan ternak baik jumlah maupun mutu menjadi masalah bagi para peternak. Salah satu kelemahan dalam penyediaan hijauan pakan ternak adalah produksinya tidak kontinyu sepanjang tahun. Hal ini sangat terasa pada musim penghujan hijauan melimpah sebaliknya pada musim kemarau sulit didapatkan sehingga perlu dilakukan pengawetan atau penggunaan hijauan dan limbah pertanian yang pada musim panen melimpah. Jerami (batang padi/ pohon jagung/ kacang-kacangan) yang dihasilkan melimpah pada waktu musim panen belum dimanfaatkan secara optimal (dibiarkan sampai membusuk atau dikeringkan kemudian dibakar di sawah). Jerami sebagai limbah pertanian berpotensi sebagai pakan ternak sehingga dapat dijadikan pakan pada musim kering.

  Ditinjau dari komposisi kimianya, jerami padi memang mempunyai nilai gizi yang rendah, dengan kandungan protein hanya 3,4%, serat kasar 35% dan lignin yang tinggi 7%. Jerami dapat diolah dengan cara fermentasi atau dikeringkan sampai kadar air tertentu sebelum diberikan langsung ke ternak atau disimpan.

  Fermentasi jerami mampu meningkatkan protein jerami dari 4% menjadi 9% sedangkan kadar serat kasar menurun dari 35% menjadi 9,7% (Manurung dan Zulbardi 1996).

  Menurut Kling dan Wohlbier (1983) sekurang-kurangnya ada 5 sifat fisik pakan yang penting yaitu berat jenis, kerapatan tumpukan, kerapatan pemadatan tumpukan, sudut tumpukan, dan faktor higroskopis. Pakan sumber energi banyak mengandung karbohidrat berupa pati dan biasanya diambil dari umbi atau bij tanaman yang bertujuan untuk meningkatkan energi.

  Mesin pengepres dapat membantu peternak dalam pengepakan pakan ternak. Limbah pertanian (jerami dan pucuk tebu) dapat dimanfaatkan menjadi bahan pakan yang dapat dipres guna penyediaan pakan ternak yang dapat disimpan dalam waktu relatif lama.

  1.2 Rumusan Masalah

  Masalah-masalah yang timbul adalah a.

  Ternak ruminansia membutuhkan hijauan berupa rumput dan daun-daunan setiap harinya.

  b.

  Kurangnya hijauan pakan ternak baik jumlah maupun mutu pada musim kering.

  c.

  Jerami yang kurang dimanfaatkan sebagai pakan ternak.

  d.

  Penyimpanan/ pengawetan jerami untuk pakan ternak.

  e.

  Dibutuhkan mesin press hidrolik untuk mengepres jerami.

  1.3 Tujuan

  Tujuan yang ingin dicapai adalah a.

  Membuat mesin pres hidrolik sederhana untuk jerami.

  b.

  Mengetahui unjuk kerja mesin pres hidrolik yang dibuat.

  c.

  Mengetahui hubungan tekanan pengepresan terhadap kerapatan hasil pengepresan jerami.

1.4 Manfaat

  Manfaat yang ingin dicapai adalah a.

  Menghasilkan mesin dengan sistem pengepresan secara hidrolik untuk jerami yang digunakan para peternak.

  b.

  Menambah pengetahuan mengenai sistem hidrolik.

  c.

  Menjadi sumber referensi bagi masyarakat untuk mengetahui tentang mesin pres hidrolik.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Definisi Hidrolik

  Hidrolik adalah teknologi mengenai pembangkitan, pengendalian, dan pentransmisian daya dengan menggunakan fluida bertekanan. Pada sistem hidrolik berdaya fluida dirancang khusus untuk melakukan usaha yang dilakukan oleh fluida bertekanan yang diberikan kedalam sebuah silinder atau motor fluida.

  Dalam hal ini fluida digunakan sebagai sarana perpindahan energi. Minyak mineral adalah cairan yang sering digunakan, tetapi dapat juga digunakan cairan sintetis, seperti air atau emulsi minyak air. Selain dengan sistem hidrolik, tentu ada cara lain untuk memindahkan energi seperti:

1. Secara mekanik (roda gigi, poros, mekanisme engkol, dsb) 2.

  Elektronik (amplifier, elemen pengubah elektronik) 3. Pneumatik (sama dengan hidrolik, namun fluida yang digunakan untuk memindahkan energi adalah udara)

  Banyak alasan dapat dikemukakan mengapa orang memilih pengontrolan dan penggerak hidrolik. Berikut beberapa sifat khusus sistem hidrolik :

  1. Gaya yang tinggi (berupa momen putar), yaitu berupa kepadatan tenaga yang tinngi.

  2. Penyesuaian gaya otomatik.

  3. Dapat bergerak dari keadaan diam meskipun pada beban penuh.

  4. Pengubahan (control atau pengaturan) tanpa tingkatan dari kecepatan, momen putar (torque), gaya langkah dan sebagainya yang dapat dilakukan dengan mudah.

  5. Perlindungan terhadap beban berlebih yang sederhana 6.

  Cocok untuk mengendalikan proses gerakan yang cepat dan untuk mengendalikan proses gerakan yang cepat dan untuk gerakan sangat lambat yang akurat.

  7. Penumpukan energi yang relatif sederhana dengan menggunakan gas.

  8. Dapat dikombinasikan dengan transformasi yang tidak terpusat dari hidrolik kembali ke energi mekanik, dapat diperoleh sistem penggerak sentral yang sederhana sehingga sangat ekonomis.

2.2 Massa, Tekanan, dan Gaya

  Massa, diartikan sebagai ukuran kuantitatif inersia atau ketahanan untuk mengubah gerakan dari suatu benda. Juga dapat dianggap sebagai ukuran banyak zat yang dikandung suatu benda. Sehingga makin banyak zat yang dikandung benda, makin besar massanya. Massa diukur dalam satuan kg.

  Tekanan, adalah salah satu pengukuran yang penting dalam hidrolik, yang

  2

  didefinisikan sebagai gaya per satuan luas. Dulu tekanan diberi satuan kg/cm

  2

  dimana 1 kg/cm = 1 atm. Karena sekarang newton yang digunakan sebagai satuan

  2

  gaya, maka digunakan 1 kg/cm = 0,98 bar. Jika menggunakan satuan SI untuk gaya

  2

  (N) dan luas (m ), maka didapatkan satuan tekanan dalam bentuk pascal, dimana

  2

  1 Pa = 1 N/m Karena satuan pascal dalam prakteknya mengalikan angka yang besar, maka satuan bar lebih sering digunakan, dimana 1 bar = 100.000 Pa. Tekanan dapat juga diberikan dalam psi dimana 1 bar = 14,7 psi. Sistem SI tidak mencakup satuan ini. Dengan catatan ukuran tekanan dalam satuan bar menyatakan tekanan absolut.

  Gaya, merupakan aksi dari suatu benda pada benda yang lain, sering digunakan pada suatu kontak aktual atau pada jarak tertentu seperti pada gaya grafitasi dan gaya maknetik. Gaya yang ditunjukan dengan vektor karena mempunyai besaran dan arah tertentu.

2.3 Hukum Pascal

  Sebuah gaya F bekerja pada fluida tertutup melalui suatu permukaan A, maka akan terjadi tekanan pada fluida. Tekanan tergantung dari gaya yang bekerja tegak lurus atas permukaan dan luas.

  (2-1)

  2

  dengan : P = tekanan (kg/cm )

  F = Gaya (kg)

  2 A = Luas permukaan (cm )

  Tekanan bekerja ke semua arah dan serentak, jadi tekanan disemua tempat sama. Hukum ini berlaku selama gaya tarik bumi dapat diabaikan, yang semestinya ditambahkan dalam perhitungan sesuai dengan tinggi zat cair.

F1 F2 A2 A1

Gambar 2.1. Dua bejana berhubungan untuk menjelaskan hukum Pascal

  Bentuk tabung hidrolik bukan merupakan suatu faktor yang penting karena tekanan dapat bekerja ke semua sisi dan besarnya sama. Jika menekan dengan gaya

  F 1 atas permukaan A 1 , maka dapat menghasilkan tekanan :

  (2-2) Tekanan P beraksi diseluruh tempat dari sistem tersebut, juga atas permukaan A 2 . Gaya yang dicapai sama dengan beban yang diangkat.

  (2-3) sehingga (2-4)

  Tekanan dalam sistem ini selalu tergantung dari besarnya beban dan permukaan efektif. Artinya tekanan dalam sistem meningkat sampai dapat mengalahkan hambatan yang gerakannya berlawanan dengan gerakan fluida.

  Jika dengan gaya F

  1 dan permukaan A 1 dapat menghasilkan tekanan yang

  diperlukan untuk mengalahkan gaya F

  2 atas permukaan A 2 , maka beban F 2 dapat ditingkatkan (kehilangan akibat gesekan tidak perlu diperhatikan disini).

  Dua buah piston dengan ukuran penampang yang berbeda A

  1 dan A 2 yang

  ditempatkan di dalam dua silinder yang saling berhubungan dan berisi zat cair. Jika penampang A

  1 diberi tekanan P 1 , maka dapat dihasilkan gaya F 1 pada piston yang

  lebih kecil melalui batang piston. Gaya ini sekarang bekerja atas permukaan A

  2 dan

  mengakibatkan tekanan P 2 .

  (2-5) dimana (2-6) Gaya ini diteruskan ke piston kecil sehingga akan menyebabkan tekanan pada penampang piston kecil.

  (2-7) Berdasarkan hubungan-hubungan di atas, maka tekanan pada piston kecil dapat dihubungkan dengan tekanan pada piston besar.

  (2-8) Perbandingan tekanan berbanding terbalik dengan perbandingan luas permukaan.

2.4 Persamaan Kontinuitas

  V ¹ V ₂ Q ² Q ¹ Gambar 2.2. Aliran didalam pipa untuk menjelaskan persamaan kontinuitas

  Jika fluida dalam pipa yang diameternya berubah, volume yang sama akan

  (2-9) Volume

  (2-10) digunakan dalam (2-11)

  Kecepatan (2-12) dengan (2-13) dengan :

  Q : volume aliran dalam liter/menit V : volume dalam liter t : waktu dalam menit A : Luas penampang s : jarak panjang

  Dari beberapa persamaan diatas maka dapat dihasilkan persamaan kontinuitas : (2-14)

  2.5 Kerapatan

  )

  2. Pendinginan (pembiasan panas)

  Kebocoran- kebocoran akan diganti dari cadangan oli dalam tabung.

  1. Menyimpan persediaan oli Tangki sedapat mungkin menampung semua oli pada sistem. Volume bandul yang bergantung pada piston-piston dan siklus kerja harus diperhatikan.

  Pada dasarnya tabung / tangki oli pada hidrolik mempunyai fungsi yang bermacam-macam, antara lain :

  Sebuah sistem hidrolik terdiri dari enam komponen-komponen pokok yang diperlukan:

  2.6 Komponen-komponen dalam sistem hidrolik

  3

  Kerapatan suatu benda ditunjukan oleh perbandingan antara massa suatu benda dengan volume benda tersebut.

  m : massa suatu benda ( kg ) V : volume suatu benda (cm

  )

  3

  : kerapatan ( kg/cm

  ρ

  (2-15) Dimana :

2.6.1 Tangki

  Setiap pengalihan energi timbul penyusutan-penyusutan yang dalam hidrolik diberikan sebagai energi panas pada oli hidrolik. Gaya penyusutan ini menentukan tingkat efisiensi.

  3. Mengeluarkan udara Oli mengandung udara yang larut. Gaya larut udara bergantung pada tekanan dan suhu. Jadi dalam sistem bisa saja terbentuk udara berupa gelembung yang harus dikeluarkan dari tabung. Oleh sebab itu disarankan dipakai permukaan oli yang sebesar mungkin.

  4. Mengendapkan semua yang mengotori Oli yang dipakai dalam jangka waktu cukup lama mungkin mengandung partikel-partikel kotoran seperti kotoran abrasi, endapan-endapan akibat kelamaan. Kotoran ini harus bisa mengendap di dasar tabung. Karena itu perlu diperhatikan bentuk dan penataan saluran penghisap dan saluran arus balik, diujungnya harus dimiringkan dan diletakkan sedemikian rupa sehingga keduanya tidak saling mempengaruhi.

2.6.2 Pompa

  Pompa memiliki fungsi untuk memaksakan cairan mengalir masuk kedalam sistem. Pompa memiliki jenis yang bermacam-macam seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Diagram klasifikasi pompa Pompa membutuhkan tenaga penggerak (elektromotor) untuk dapat bekerja.

  Pada sistem hidrolik, pompa bekerja untuk menciptakan aliran fluida (untuk memindahkan volume fluida) dan memberikan gaya yang dibutuhkannya.

  Pompa menyedot fluida (biasanya dari tangki) dan mengalirkan keluar. Dari sana, fluida memasuki sistem mencapai piston dengan menggunakan tahanan pada fluida, sebagai contoh piston dari silinder langkah yang menerima beban sehingga terjadi peningkatan tekanan fluida hingga cukup tinggi guna mengatasi gaya-gaya tahanan.

  Tekanan pada sistem hidrolik tidak diciptakan oleh pompa hidrolik, melainkan terjadi dengan sendirinya karena tahanan yang berlawanan dengan arah aliran.

  Tinggi tekan fluida dilihat sebagai batang penghubung dimana pompa memberi gaya yang diperlukan.

  Pompa-pompa jenis positive displacement laju aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran poros (n).

  (2-16)

  3

  dimana Q : Laju aliran (cm /s)

  3 V D : Volumetric displacement (cm ) n : Kecepatan putaran poros (rpm)

  Dalam klasifikasi pompa ada dua jenis pompa gear yaitu :

2.6.2.1 Pompa roda gigi dengan roda gigi internal

Gambar 2.4. Pompa roda gigi dengan roda gigi internal

  Sumber: http//www.pirate4x4.com/tech/PRHydro_Steering/index1.html Bagian utama bentuk pompa roda gigi yang umum digunakan Seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.4 adalah sebuah rumah (1), dimana terdapat sepasang roda gigi yang bergerak (sedemikian rupa) dengan longgar dalam arah aksial dan radial sehingga unit tersebut praktis terendam minyak. Bagian penghisap dihubungkan dengan sistem hidrolik. Roda gigi internal (2), bergerak sesuai arah panah menggerakan roda gigi luar (3) pada arah yang sama. Putaran ini menyebabkan roda gigi terpisah sehingga rongga gigi menjadi bebas. Akibatnya terjadi tekanan negatif pada pompa sedangkan fluida pada tangki mempunyai tekanan atmosfir, sehingga fluida mengalir dari tangki ke pompa. Proses ini biasa disebut dengan hisapan pompa.

  Fluida mengisi ruang roda gigi hingga membentuk ruang tertutup dengan rumah dan elemen berbentuk sabit (4) selama gerakan selanjutnya didorong ke bagian tekan. Roda gigi lalu sering rapat lagi dan mendorong fluida dari ruang roda gigi. Kedua roda gigi yang saling bersentuhan mencegah berbaliknya aliran dari ruang tekan ke ruang hisap.

2.6.2.2 Pompa roda gigi dengan roda gigi eksternal

Gambar 2.5. Pompa roda gigi dengan roda gigi eksternal

  Sumber: http://cast.csufresno.edu/agedweb/agmech/graphics/toc.html Pada Gambar 2.5, dua roda gigi eksternal akan saling kontak. Roda gigi digerakan sesuai panah yang menyebabkan roda gigi bergerak berlawanan. Proses hisapan yang terjadi sama dengan jenis pompa roda gigi dalam. Fluida dalam ruang roda gigi didesak keluar dan keluar dari celah roda gigi pada sisi tekan. Dari gambar potongan dengan mudah dapat dilihat roda gigi menutup celah-celahnya sebelum bagian itu jadi kosong. Tanpa mengurangi beban pada ruang yang tersisa, tekanan yang sangat tinggi dapat terjadi yang akan menyebabkan getaran keras pada pompa.untuk itu dipasang lubang pengurang beban pada tempat ini yang terletak disamping blok-blok bantalan.

  2.6.3 Motor listrik

  Motor listrik digunakan untuk menggerakan pompa. Pada prinsipnya untuk mengetahui daya yang dibutuhkan motor agar dapat menggerakan pompa maka dapat ditentukan dengan persamaan :

  (2-17) ( ) dengan Q : Laju aliran fluida dalam pompa (gpm)

  : Tekanan (psi)

  P

  2.6.4 Valves

  Pada sistem hidrolik valves berfungsi untuk mengendalikan arah, tekanan dan laju aliran cairan. Terdapat empat jenis valves yang umumnya digunakan dalam sistem hidrolik :

2.6.4.1 Directional Control Valve (DCV)

  DCV digunakan untuk menghidupkan, mematikan, mengontrol arah dan memperlambat silinder dan motor hidrolik. DCV juga dikelompokan menurut jenis rancangannya : a.

  Metode penggerak katup, misalnya : manual, elektrik dan sebagainya.

  b.

  Jumlah posisi pemindahnya.

  c.

  Jumlah lubang-lubang control.

Gambar 2.6. Directional control valve

  Sumber: P.Croser, Festo Didactic, 1994, hal: 188

2.6.4.2 Pressure valve

  Katup ini berfungsi untuk mengatur dan menjaga tekanan pada sistem hidrolik dan tiap bagian dari sistem. Katup ini ada 2 macam, yaitu pressure relief

  valves dan pressure regulator.

  a.

  Pressure relief valves Secara umum katup ini berfungsi sebagai pengaman saat tekanan fluida melebihi batas agar tidak mengganggu sistem hidrolik.

Gambar 2.7. Pressure relief valve b.

  Pressure regulators Katup ini berfungsi untuk mengurangi tekanan yang masuk dari pompa sampai menjadi tekanan yang diinginkan. Katup ini akan sangat diperlukan penggunaanya pada suatu sistem hidrolik yang memerlukan tekanan dengan spesifikasi tertentu.

Gambar 2.8. Pressure regulators

  Sumber: P. Croser, Festo Didactic,1994, hal: 172 Pada posisi awal, tekanan (A) akan ditransmisikan ke permukaan celah piston (1) dan mengalir melewati jalur (3). Jika tekanan yang masuk melebihi batas, maka katup akan menutup dengan cara bergeser sehingga aliran fluida yang masuk akan berkurang dan tekanan akan menurun. Jika tekanan (A) bertambah tinggi maka katup akan lebih menutup lagi.

  2.6.4.3 Flow control valve Katup ini saling berinteraksi dengan pressure relief valve, berfungsi untuk mengontrol kecepatan silinder. Pressure relief valve dan flow control valve saling berkaitan.

Gambar 2.9. Flow control valve

  Sumber: P. Croser, Festo Didactic, 1994, hal 219

  2.6.4.4 Non-return valve Katup ini berfungsi untuk mengatur arah pergerakan dari aliran fluida. Katup ini mempunyai sebuah pegas ringan untuk menahan klep dalam posisi tertutup. Sehingga dalam arah aliran terblokir terkena fluida akan membantu klep dalam menutup aliran.

Gambar 2.10. Non-return valve

2.6.5 Silinder Hidrolik

  Silinder berfungsi untuk mengkonversikan energi cairan kedalam gaya atau torsi mekanis untuk melakukan suatu pekerjaan tertentu. Pada umumnya gerakan silinder ini adalah linier. Ada dua macam tipe dasar silinder, yaitu : 1.

  Silinder kerja tunggal Silinder kerja tunggal, fluida hanya masuk melalui salah satu piston. Oleh karena itu, piston hanya bekerja satu arah saja. Prinsip kerjanya yaitu fluida masuk area piston dan menghasilkan tekanan yang akan menyebabkan piston bergerak maju. Kemudian agar piston dapat mundur digunakan pegas atau piston yang diakibatkan oleh muatan beban pada saat katup tidak bekerja. Saat piston bergerak mundur, fluida keluar dari piston melalui saluran masuk.

  Simbol :

  A

Gambar 2.11 Simbol silinder kerja tunggal dengan pegas pembalik

2. Silinder kerja ganda

  Simbol :

  B A

Gambar 2.12 Simbol silinder kerja ganda

  Untuk silinder kerja ganda, fluida dapat masuk melalui kedua sisi pada piston. Oleh karena itu, piston dapat bergerak dua arah yaitu piston bergerak maju dan piston bergerak mundur. Prinsip kerjanya yaitu fluida masuk ke area piston melalui sisi (A) dan menimbulkan tekanan sehingga menyebabkan piston maju, kemudian saat katup tidak bekerja akan ada aliran fluida yang masuk melalui sisi (B) yang akan mendorong piston masuk.

2.6.6 Pipa-pipa

  Distribusi saluran fluida bisa menggunakan pipa atau selang yang menghubungkan berbagai komponen-komponen hidrolik. Penghantar tidak hanya dapat menahan tekanan saja menurut perhitungan tetapi juga harus menahan kejutan-kejutan dalam sistem. Pemilihan pipa dan sambungan tergantung pada faktor-faktor berikut : 1.

  Tekanan yang diterima pipa

3. Kesesuaian dengan fluida 4.

  Pemeliharaan 5. Kondisi lingkungan 6. Pemakaian 7. Harga

  Pipa dalam sistem hidrolik harus mempunyai luas penampang yang memadai untuk menghantar fluida tanpa menimbulkan rugi-rugi daya yang besar.

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

  Langkah kerja yang dilakukan dalam penelitian ini disajikan dalam diagram alir sebagai berikut :

Gambar 3.1 Diagram alir langkah-langkah penelitian

  Mulai Merancang sistem mesin hidrolik

  Membuat dan merakit komponen-komponen mesin hidrolik Menjalankan mesin dan pengambilan data

  Pengolahan data, dengan mengetahui kerapatan dari bahan Selesai

  3.2 Obyek Penelitian

  Obyek dalam penelitian ini adalah pengepresan bahan jerami dengan berbagai variasi berat bahan dan tekanan yang diatur. Dengan dimulai dari tekanan rendah ke tekanan tinggi guna memperoleh kerapatan bahan jerami yang dipres.

  3.3 Waktu dan Tempat Penelitian

  Proses pembuatan mesin hidrolik dimulai pada semester ganjil tahun ajaran 2010/2011 di bengkel las bubut Bumiayu- Jawa Tengah. Sedangkan pengambilan data penelitian dilakukan di laboratorium Teknologi Mekanik Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta pada semester genap tahun ajaran 2011/2012.

  3.4 Alat dan Bahan

  Model mesin pres hidrolik dapat dilihat pada gambar 3.2 dan diagram alirnya dapat dilihat pada gambar 3.3.

Gambar 3.3 Diagram aliran

  Keterangan diagram : 1.

  Tangki 2. Strainer 3. Motor listrik 4. Pompa 6.

  Directional control valve 7. Silinder hidrolik Dalam mesin pres hidrolik ini ada beberapa komponen yang digunakan sebagai pengatur jalannya sistem, diantaranya :

1. Tangki

  Tangki yang digunakan terbuat dari bahan plat baja dengan tebal 2 mm yang berbentuk seperti kubus dengan ukuran 40 cm x 40 cm x 40 cm. Fungsi tangki digunakan untuk menyimpan persediaan oli sekaligus untuk proses pendinginan (pembiasan panas) oli. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.4

Gambar 3.4 Tangki 2.

  Strainer

  Strainer sangat penting penggunaannya untuk menyaring partikel-partikel

  pengotor yang dapat masuk dan merusak sistem hidrolik. ini ditempatkan didalam tangki yang tersambung oleh pipa.

3. Motor Listrik

  Motor listrik dalam sistem bekerja sebagai penggerak pompa hidrolik. Motor listrik yang digunakan seperti dilihat pada Gambar 3.5 berdaya 3 hp.

Gambar 3.5 Motor Listrik 4.

  Pompa Pompa memiliki fungsi untuk menciptakan aliran fluida dan memberikan gaya yang dibutuhkannya. Pompa menyedot fluida (biasanya dari tangki) dan mengalirkan keluar. Fluida memasuki sistem mencapai piston dengan menggunakan tahanan pada pompa. Tekanan pada sistem hidrolik tidak diciptakan oleh pompa hidrolik, melainkan terjadi dengan sendirinya karena tahanan yang berlawanan dengan arah aliran. Seperti yang diperlihatkan pada

Gambar 3.6 pompa yang digunakan adalah pompa roda gigi. Pemilihan roda gigi dikarenakan memiliki sistem yang tidak rumit dan mudah didapatkan

  dengan biaya yang terjangkau.

Gambar 3.6 Pompa roda gigi 5.

   Pressure relief valve Pressure relief valve berfungsi sebagai pengatur tekanan aliran minyak dalam

  sistem. Guna mengatur tekanan dengan harga tertentu maka dapat dilakukan penyetelan pada katup pengontrol tekanan serta hasilnya dapat dilihat pada

  pressure gage , seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.7.

6. Directional control valve

  Simbol dari directional control valve:

Gambar 3.8 Simbol directional control valve

  Directional control valve berfungsi sebagai pengatur arah aliran fluida menuju

  ke sistem hidrolik. Seperti dilihat pada gambar 3.8 bahwa terdapat handel untuk mengatur jalannya aliran. Piston akan turun bila handel ditekan ke bawah lalu aliran fluida akan menuju bagian atas silinder hidrolik dan mendorong piston keluar. Sedangkan piston akan naik bila handel ditarik ke atas lalu aliran fluida menuju ke bagian bawah tabung dan mendorong piston masuk.

7. Silinder hidrolik

  Silinder berfungsi sebagai rumah piston. Pemilihan silinder yang tepat untuk sistem hidrolik ini adalah menggunakan tipe double acting cylinder. Tipe ini dipilih karena dalam silinder terjadi dua aliran fluida.

Gambar 3.10 Silinder hidrolik tipe double acting cylinder 8.

  Pipa Pipa digunakan untuk mendistribusikan fluida dari satu lokasi ke lokasi lainnya. Pipa umumnya terbuat dari pipa besi dan selang karet. Untuk sekarang ini mayoritas penggunaan pipa dalam industri menggunakan selang karet, karena lebih tahan lama dan tidak terjadi korosi. Tetapi dalam mesin ini menggunakan pipa besi, dikarenakan untuk menghemat biaya pembuatan mesin pres hidrolik.

Gambar 3.11 Pipa pada sistem hidrolik 9.

  Limit switch Limit switch berfungsi untuk pembatas jarak dalam pengepresan. Posisi limit switch berada pada jarak maksimal pada piston turun. Cara kerja limit switch yaitu piston bergerak turun untuk mengepres sampai jarak aman yang ditentukan, pada saat melewati jarak aman piston menyentuh limit switch maka secara otomatis mesin akan mati.

3.5 Variabel Penelitian

  Variabel penelitian yang digunakan adalah : 1.

  Variasi beban bahan jerami yang dipres yaitu 2 kg, 3 kg, dan 4 kg.