SISTEM OPERASI PENGEREMAN UDARA PADA KERETA API CC 201 TUGAS AKHIR - Sistem operasi pengereman udara pada kereta api cc 201 - USD Repository

SISTEM OPERASI PENGEREMAN UDARA PADA KERETA API CC 201 TUGAS AKHIR

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Jurusan Teknik Mesin Disusun Oleh:

  PRIKA DITYA MARGANI NIM : 045214087 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2009

SISTEM OPERASI PENGEREMAN UDARA PADA KERETA API CC 201 TUGAS AKHIR

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Jurusan Teknik Mesin Disusun Oleh:

  PRIKA DITYA MARGANI NIM : 045214087 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2009

  

THE OPERATION SYSTEM OF AIR BREAKING

ON THE TRAIN CC 201

FINAL PROJECT

Presented as Partial fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

  

In Mechanical Engineering

By :

  

PRIKA DITYA MARGANI

Student Number : 045214087

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2008

  

PERNYATAAN

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, Februari 2009 Prika Ditya Margani

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

  Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma: Nama : Prika Ditya Margani

  Nomor Mahasiswa : 045214087 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kapada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma Karya ilmiah saya yang berjudul :

  

SISTEM OPERASI PENGEREMAN UDARA

PADA

KERETA API CC201

  Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan, dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : Februari 2009 Yang menyatakan (Prika Ditya Margani)

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yesus Kristus atas setiap waktu yang telah diberikan serta semangat, harapan baru yang berlimpah dan tiada henti di dalam penulisan tugas akhir ini hingga selesai.

  Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi bagi mahasiswa Teknik Mesin sebelum dinyatakan lulus sebagai Sarjana Teknik.

  Dalam pelaksanaan dan penulisan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, baik berupa materi, bimbingan, kerja sama serta dukungan moril. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1.

  Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Ir. Rines, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

  3. Bapak Ir. YB. Lukiyanto, M.T., selaku dosen pembimbing akademik.

  4. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas kuliah, bimbingan , serta fasilitas yang diberikan selama masa kuliah.

  5. Segenap staf dan karyawan PT. Kereta Api (persero) Balai Yasa Yogyakarta atas kesempatan dan arahan dalam penulisan Tugas Akhir ini.

  6. Kepada Ayah dan Ibu tercinta, terimakasih atas dukungan moral, financial, doa dan motivasi yang tiada henti hingga tugas akhir ini bisa selesai.

  7. Vani, Handoko, Hanggung dan Dhinar, adik dan kekasih penulis yang telah memberikan doa dan semangat kepada penulis.

  8. Segenap teman-teman Teknik Mesin terutama angkatan 2004 dan yang masih tersisa, banyak pembelajaran yang penulis dapatkan bersama kalian.

  9. Saudara-saudara penulis dan teman-teman penulis yang tidak dapat disebutkan oleh penulis satu per satu.

  Saya menyadari penulisan Tugas Akhir ini banyak kekurangan, dengan sedikit inspirasi ini dapat menjadi jalan menuju suatu hal yang lebih baik untuk penulisan tugas akhir teman-teman nantinya serta melanjutkan ke arah penelitian dan penciptaan demi kemajuan Universitas kita.

  Yogyakarta, Februari 2009 Prika Ditya Margani

  

INTISARI

  Penelitian ini bertujuan untuk menjelaskan sistem operasi rem udara pada kereta api CC 201 serta mendapatkan besar kebutuhan udara di dalam silinder rem untuk standar jarak-penghentian perkereta-apian internasional.

  Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode observasi dan studi literatur guna mendapatkan data yang akurat. Hasil perhitungan disajikan dalam bentuk Tabel, hasil perhitungan menggunakan bantuan program Office Excel.

  Dari hasil perhitungan kemudian dapat di ketahui kesesuaian antara besar tekanan udara di dalam silinder rem pada kereta api CC 210 dengan besar tekanan udara di dalam silinder rem untuk standar jarak penghentian perkereta-apian internasional. Kemudian disimpulkan bahwa dengan penggunaan tekanan udara

  2

  sebesar 3,8 kg/cm pada silinder remnya, kereta api CC 201 sesuai dan layak untuk melaksanakan berbagai pelayanan pengereman.

  

DAFTAR ISI

Hal.

  4 BAB II DASAR TEORI………………….......…….…………………...........

  13

  10

  2.1.4. Penerapan Pneumatik .......................................................

  2.1.3. Komponen Pendukung Pneumatik ...................................

  6 2.1.2. Istilah dan Lambang dalam Pneumatik ............................

  5 2.1.1. Sifat-sifat Pneumatik ........................................................

  5 2.1. Pneumatik …………………..………………………………….

  3

  HALAMAN JUDUL ...…………..………………………………………...... i HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING .…………………………...... iii HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI DAN DEKAN ………................... iv HALAMAN PERNYATAAN .………………………………….................... v KATA PENGANTAR ..................................................................................... vii

  3

  Hipotesa ...................................................................................... Tujuan .........................................................................................

  1.5. Batasan Masalah ...…………....………...……….......................

  1.4.

  2 1.3.

  1 1.2. Permasalahan ………....………………...….………..................

  1 1.1. Latar Belakang Masalah ……………...……………..................

  INTISARI …………………………………………………………………… ix DAFTAR ISI …………………………………………………….................... x DAFTAR GAMBAR …...……………………………………........................ xiii DAFTAR TABEL ….……………………………………………................... xv BAB I PENDAHULUAN ……………………………...................................

  17

  2.2. Pengereman ................................................................................

  19 2.2.1. Pengereman Kereta Api ....................................................

  19 2.2.2. Kapasitas Pengereman Kereta Api ...................................

  24

  2.2.3. Tekanan Udara di dalam Silinder Rem ....………………

  26 2.2.4. Persentase Tekanan Rem ..................................................

  26 2.2.5. Jarak Penghentian .............................................................

  29 BAB III METODE PENELITIAN…………………………………………...

  31 3.1. Diagram Alir penelitian ..............................................................

  31 3.2. Persiapan ....................................................................................

  32 3.3. Metode Penelitian .......................................................................

  32 3.4. Data Hasil Penelitian .………………………………………….

  34 3.5. Skema Rem Udara Otomatis pada Lokomotif ………………...

  36 3.6. Skema Rem Udara Otomatis pada Kereta ……………………..

  37 BAB IV SISTEM REM PNEUMATIK KERETA API CC 201 …...………..

  39 4.1. Komponen Rem Pneumatik ...………………………………..

  39 4.1.1. 26-L Brake Valve …..…………………………………...

  40

  4.1.2. Automatic Brake Valve …………………………………

  46 4.1.3. Independent Brake Valve ……………………………….

  52

  4.1.4. J-1 Relay Valve …………………………………………

  53 4.1.5. Control Valve …………………………………………...

  56 4.1.6. P2A Brake Application Valve …………………………..

  59

  4.1.7. A-1 Charging Cut-off Pilot Valve ………………………

  62

  4.1.8. MU2-A Brake Valve ……………………………………

  63

  4.1.9. F-1 Selector Valve ………………………………………

  65 4.1.10. Silinder Rem …………………………………………...

  67

  4.1.11. Tri Tingkap Katup (distributor valve) …………………

  69 4.1.12. Tangki Udara Tekan …………………………………...

  70

  4.1.13. Slack Adjuster …………………………………………

  71 4.2. Supply Udara Tekan ..................................................................

  72 4.2.1. Kompresor ......................................................................

  72 4.2.2. Sistem Kerja Kompresor .................................................

  72 4.3. Rem Udara Bekerja pada Kereta Api .........................................

  75 4.3.1. Sistem Kerja .....................................................................

  75 4.4. Rem Udara Bekerja Langsung untuk Lokomotif .......................

  80 4.4.1. Sistem Kerja .....................................................................

  80 BAB V HASIL PENELITIAN ….…………………………………………...

  82 5.1. Perhitungan .................................................................................

  82

  5.1.1. Perhitungan Besar Udara Tekan pada Kecepatan 110 km/jam untuk Jarak Penghentian 1000 m .......................

  83 5.2. Analisa dan Pembahasan ............................................................

  86 BAB VI PENUTUP .........................................................................................

  89 6.1. Kesimpulan .................................................................................

  89 6.2. Saran ...........................................................................................

  90 DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................

  91 LAMPIRAN...................................................................................................... 92

  

DAFTAR GAMBAR

Hal.

  12 Gambar 2.7a. Lambang ANSI Single Solenoid …………………………….

  36 Gambar 3.3. Skema Rem Udara Tekan Otomatis pada Kereta ……………

  31 Gambar 3.2. Skema Rem Udara Tekan Otomatis pada Lokomotif ………..

  25 Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ………………………..…………….

  24 Gambar 2.11. Skema Faktor Pemindah pada Silinder Rem ...........................

  23 Gambar 2.10. Abar Udara-Tekan Sistem “Satu-Kamar” ...............................

  21 Gambar 2.9. Metoda Tidak Langsung “Dua-Kamar”....................................

  13 Gambar 2.8. Cara Kerja Sistem Abar Metoda Langsung (tidak otomatis)....

  13 Gambar 2.7a. Lambang ANSI Double Solenoid ............................................

  12 Gambar 2.6b. Lambang ANSI Hand-Lever Operated Valve Empat-jalan Tiga Posisi ………………………………..………………….

Gambar 2.1. Lambang ANSI Check Valve ..................................................

  12 Gambar 2.6a. Lambang ANSI Hand-Lever Operated Valve Empat-jalan Dua Posisi ………………………………………………........

  12 Gambar 2.5b. Lambang ANSI Limit Valve Empat-jalan ...............................

  11 Gambar 2.5a. Lambang ANSI Limit Valve Tiga-jalan ..................................

  11 Gambar 2.4b. Lambang ANSI Palm-Button Valve Empat-jalan …………...

  11 Gambar 2.4a. Lambang ANSI Palm-Button Valve Tiga-jalan ......................

  11 Gambar 2.3b. Lambang ANSI Push-Button Valve Empat-jalan ....................

  10 Gambar 2.3a. Lambang ANSI Push-Button Valve Tiga-jalan .......................

  10 Gambar 2.2. Lambang ANSI Shuttle Valve .................................................

  37

Gambar 4.1. 26-L Brake Valve ………………..…………………………..

  40 Gambar 4.2. Skema 26-L Brake Valve ………………………............…….

  45 Gambar 4.3. Posisi Pegereman pada Gagang Rem Otomatis ……………...

  46 Gambar 4.4. Independent Brake Valve ........................................................

  52 Gambar 4.5. J-1 Relay Valve ........................................................................

  54 Gambar 4.6. Skema J-1 Relay Valve ............................................................

  54 Gambar 4.7. Control Valve ...........................................................................

  57 Gambar 4.8. Skema Control Valve ...............................................................

  58 Gambar 4.9. P2A Brake Application Valve .................................................

  60 Gambar 4.10. A-1 Charging Cut-off Pilot Valve …………………………...

  62 Gambar 4.11. MU2-A Brake Valve ……….……..………………………….

  64 Gambar 4.12. F-1 Selector Valve ……..…………………………………….

  66 Gambar 4.13. Silinder Rem ............................................................................

  68 Gambar 4.14. Slack Adjuster ..........................................................................

  71

  

DAFTAR TABEL

Hal.

Tabel 2.1. Daftar Harga Angka Konstanta Berdasarkan Kecepatan ……....

  30 Tabel 3.1. Standar Jarak Penghentian Perkereta-apian Internasional ……..

  34 Tabel 5.1. Standar Jarak Penghentian Kereta Api dan Harga Konstanta Berdasarkan Kecepatan ………………………………………...

  82 Tabel 5.2. Hasil Perhitungan dan Analisa …………………………………

  85

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Perkembangan transportasi yang kian pesat saat ini menjadi suatu

  persoalan yang tanpa disadari dapat mengakibatkan kerugian bagi banyak orang, terutama dalam hal kecepatan menempuh jarak tertentu dalam waktu yang relatif singkat.

  Khusus pada kendaraan rel, dimana kendaraan ini merupakan transportasi darat yang mampu dan memiliki kapasitas terbanyak, menjadi sangatlah penting untuk diperhatikan terutama pada kendaraan rel dengan lokomotif seri CC201 yang merupakan tipe kereta diesel-elektrik dimana lokomotif ini digunakan pada kereta penumpang. Tingginya tingkat kecelakaan yang terjadi mengakibatkan pihak pengelola harus, berusaha untuk mengurangi kejadian tersebut.

  Peningkatan kecepatan jarak tempuh haruslah didukung oleh kehandalan komponen-komponen kendaraan yang meyakinkan, sehingga sekalipun kendaraan melaju dengan kecepatan tinggi faktor keamanan dan keselamatan tetaplah terjamin.

  Kendaraan terdiri dari beberapa jenis komponen yang memiliki peranan beragam, salah satu komponen yang memegang peranan penting dalam hal keselamatan penumpang adalah komponen-komponen pengereman yang tergabung dalam sistem pengereman.

  2 Pada kendaraan rel, sistem pengereman yang digunakan yaitu sistem pneumatik dimana sistem ini dianggap mampu untuk menghentikan kendaraan rel yang memiliki beban relatif besar, disamping itu sistem pengereman kereta api haruslah memiliki prestasi kerja yang tinggi dan dapat bekerja secara otomatis.

  Hal ini disebabkan kendaraan rel dalam pengoperasianya merupakan kendaraan rangkaian yang memungkinkan putusnya alat rangkaian (coupling device) yang berfungsi sebagai penyambung pipa rem utama (brake pipe) dari lokomotif hingga rangkaian kereta atau gerbong pada saat beroperasi. Dalam keadaan seperti ini diharapkan sistem pengereman dapat bekerja secara otomatis sehingga kereta ataupun gerbong yang terpisah dari rangkaiannya dapat berhenti dengan sendirinya.

  Pada keadaan normal, rem dalam menjalankan fungsinya haruslah dapat bekerja dengan baik dan aman, yaitu mengurangi kecepatan hingga menghentikan kereta secara bertahap, halus tanpa kejutan serta jarak penghentian yang tidak terlampau jauh. Karena apabila jarak penghentian terlampau jauh dilihat dari segi keamanan adalah kurang baik.

  Untuk itu kebutuhan tekanan udara pada silinder rem haruslah memenuhi ketetapan standar jarak-penghentian perkereta-apian internasional, demi kenyamanan dan keselamatan penumpang, sehingga tingkat kecelakaanpun dapat diminimalisir.

  3

  1.2. Permasalahan

  Sistem pengereman pada kereta api penumpang, dalam operasinya membutuhkan jarak penghentian yang relatif panjang untuk itu besar tekanan udara di dalam silinder rem haruslah memadai. Permasalahan yang timbul adalah bagaimana kesesuaian besar tekanan udara di dalam silinder rem pada spesifikasi kereta api CC 201 dengan besar tekanan udara di dalam silinder rem untuk standar jarak-penghentian perkereta-apian internasional, sehingga dapat diketahui kelayakan kerata api CC 201 dalam melaksanakan pelayanan pengereman.

  Selain itu dalam karya tulis ini akan dipaparkan mengenai bagaimana sistem operasi pengereman pneumatik kereta api terutama pada sistem operasi aliran fluida menuju silinder rem pada Kereta Api CC 201.

  1.3. Batasan Masalah

  Mengingat begitu banyaknya permasalahan yang ada pada sistem pengereman pneumatik, maka penulis memberikan beberapa batasan permasalahan guna menghindari terjadinya kesalahpahaman, adapun batasan masalahnya yaitu : a.

  Sistem rem udara otomatis pada kereta api.

  b.

  Jarak penghentian dengan asumsi kondisi rel adalah datar.

  c.

  Kecepatan dan jarak penghentian berdasarkan standar jarak penghentian perkereta-apian internasional.

  d.

  Tidak dilakukan perhitungan terhadap perpipaan.

  4

  1.4. Hipotesa

  Bila kebutuhan tekanan udara di dalam silinder pengereman yang ada memenuhi standar jarak penghentian perkereta-apian internasional maka faktor keamanan dan kenyamanan akan lebih terjamin.

  1.5. Tujuan

  Adapun maksud dan tujuan tulisan ini adalah untuk memaparkan sistem kerja rem pneumatik kereta api CC 201 serta mendapatkan besar tekanan udara di dalam silinder rem untuk standar jarak penghentian perkereta-apian internasional, sehingga dapat diketahui kelayakan kereta api CC 201 dalam melaksanakan pelayanan pengereman.

BAB II DASAR TEORI 2.1. Pneumatik Pneumatik merupakan teori atau pengetahuan tentang udara yang

  bergerak, keadaan-keadaan seimbang udara syarat-syarat keseimbangan. Kata pneumatik berasal dari bahasa Yunani, yaitu pneuma yang berarti napas atau udara. Jadi, pneumatik berarti terisi udara atau digerakkan oleh udara mampat. Sedangkan udara mampat merupakan udara atmosfer yang diserap oleh kompresor dan dimampatkan dari tekanan normal (0,98 bar) sampai tekanan yang lebih tinggi (biasanya antara 4 bar dan 8 bar).

  Pneumatik merupakan cabang teoritis aliran atau mekanika fluida dan tidak hanya meliputi penelitian aliran-aliran udara melalui suatu sistem saluran, yang terdiri atas pipa-pipa, selang-selang, dan sebagainya, tetapi juga aksi dan penggunaan udara mampat.

  Pneumatik menggunakan hukum-hukum aeromekanika, yang menentukan keadaan keseimbangan gas dan uap (khususnya udara-udara atmosfer) pada adanya gaya-gaya luar (aerostatika), dan teori aliran (aerodinamika).

  Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri, keteknikan dan sebagainya, merupakan ilmu pengetahuan dari semua proses mekanis dimana udara memindahkan suatu gaya gerak, jadi pneumatik itu meliputi semua komponen mesin atau peralatan, dimana terjadi proses-proses pneumatik.

  6 Sebagai sebutan dari bidang kejuruan teknik pneumatik yang lebih sempit lagi adalah teknik udara mampat (compressed air technology). Jadi, banyak sekali penggunaan yang berbeda-beda termasuk ke dalam bidang kejuruan ini. Titik persamaan dalam penggunaan–penggunaan tersebut ialah semua menggunankan udara sebagai fluida kerja (jadi udara mampat sebagai pendukung, pengangkut dan pemberi tenaga).

2.1.1. Sifat–Sifat Pneumatik

  Adapun keuntungan yang dihasilkan oleh pneumatik antara lain : 1. Fluida kerja yang murah dapat diperoleh dan mudah diangkut. Udara dimana saja tersedia, saluran balik tidak diperlukan karena udara bekas dapat dibuang dengan bebas.

  2. Dapat disimpan dengan baik (kecocokan udara mampat untuk menyimpan energi). Sumber udara mampat (kompresor) tidak selalu bekerja.

  3. Bersih dan kering.

  Bila terjadi kebocoran pada saluran pipa, bahan tidak akan menadi kotor dan tidak akan menjadi bintik minyak (kering).

  4. Tidak peka terhadap suhu.

  Udara tanpa uap air, dapat digunakan sepenuhnya pada suhu tinggi maupun rendah.

  5. Aman terhadap ledakan dan kebakaran.

  7 Udara mampat tidak mengandung bahaya kebakaran maupun ledakan sehingga tidak membutuhkan pengamanan yang mahal.

  6. Tidak diperlukan pendinginan (penyegaran) fluida kerja.

  Pembawa energi (udara mampat) tidak perlu diganti sehingga tidak dibutuhkan biaya.

  7. Kesederhanaan (mudah dipelihara) Karena sangat sederhana, peralatan udara mampat hampir tidak peka terhadap gangguan.

  8. Aman.

  Sama sekali tidak ada bahaya seperti halnya pada alat-alat elektrik yang terdapat bahaya hubungan arus singkat.

  9. Jaminan bekerja besar.

  Peralatan dan komponennya sangat tahan aus.

  10. Biaya pemasangan murah.

  Udara bekas tidak memerlukan saluran balik.

  11. Fluida kerja cepat.

  Kecepatan udara sangat besar menjamin bekerjanya elemen pneumatik dengan cepat, oleh sebab itu waktu menghidupkan singkat dan perubahan energi menjadi kerja berjalan cepat.

  12. Dapat diatur tanpa bertingkat.

  Dengan memasang katup pengatur arus (katup penghambat) kecepatan dan gaya dapat diatur tanpa bertingkat.

  8

  13. Ringan sekali Berat alat pneumatik jauh lebih kecil dibanding mesin elektrik.

  14. Kemungkinan penggunaan lagi (ulang).

  15. Kontruksi Kokoh.

  Komponen pneumatik dikonstruksikan secara kokoh, oleh karena itu tahan terhadap perlakuan kasar.

  16. Fluida kerja murah.

  Pengangkut energi (udara) adalah gratis dan dapat diperoleh dimana saja.

  Adapun kerugian Pneumatik ditinjau dari segi sifat meliputi :

  1. Ketermampatan (udara) Kemampatan udara tidak memungkinkan untuk mewujudkan kecepatan torak dan pengisian yang perlahan dan tetap.

  2. Gangguan suara (bising). Udara yang ditiup keluar mengakibatkan kebisingan, penanggulangannya dapat dilakukan dengan memberi peredam suara.

  3. Kelembaman udara.

  Kelembaman udara dalam udara mampat pada waktu suhu menurun dan tekanan meningkat dipisahkan sebagai tetesan air (air embun), pemecahannya dengan menggunakan dryer untuk pemisahan air embun dan juga untuk menyaring pengotoran.

  9

  4. Pelumasan udara mampat.

  Oleh karena tidak adanya sistem pelumasan untuk bagian yang bergerak maka bahan pelumasan ini dimasukkan bersama udara yang mengalir, untuk itu bahan pelumasan harus dikabutkan dalam udara mampat.

  5. Gaya tekan terbatas.

  Dengan udara mampat hanya dapat dibangkitkan gaya yang tebatas.

  6. Ketakteraturan.

  Suatu gerakan teratur hampir tidak dapat diwujudkan khususnya pada kecepatan–kecepatan kecil (kurang dari 0,25 cm/s).

  Pada umumnya, hal-hal yang merugikan itu benar-benar dapat dikurangi atau dapat dikompensasikan dengan :

  1. Peragaman yang cocok dari komponen-komponen maupun alat pneumatik.

  2. Pemilihan sebaik mungkin sistem pneumatik yang dibutuhkan.

  3. Kombinasi yang sesuai dengan tujuan dari berbagai sistem penggerak dan pengendali (elektrik, hidraulik, pneumatik).

  10

2.1.2 Istilah dan Lambang dalam Pneumatik

  Dalam pneumatik sering digunakan beberapa istilah dan lambang-lambang antara lain :

  1. Check valve Merupakan salah satu komponen pneumatik yang berfungsi menahan aliran balik, sehingga akan menghindari kejutan fluida ketika terjadi tekanan balik.

Gambar 2.1. Lambang ANSI check valve

  (Espossito, 1980, hal 328)

  2. Shuttle valve Merupakan komponen yang berfungsi secara otomatis memilih tekanan yang lebih tinggi diantara dua tekanan input dan menghubungkan tekanan tersebut ke port output dan memblokir tekanan yanag lebih rendah.

Gambar 2.2. Lambang ANSI shuttle valve

  (Espossito, 1980, hal 328)

  3. Push-button valve Adalah katup kendali arah dengan tombol tekan, tiga jalan multiguna atau empat jalan open-exhaust. Katup-katup tiga jalan adalah katup- katup multiguna dengan tiga port dan sebarang port dapat bertekanan

  11 lihat Gambar 2.3a. Katup-katup empat jalan juga dapat digunakan sebagai katup-katup tiga jalan normally open atau normally closed dengan menyumbat port silinder yang sesuai. Exhaust melewati dua port yang tersaring lihat Gambar 2.3b. Oleh karena port-port buang ini tidak dapat disumbat, katup-katup empat jalan tidak boleh digunakan sebagai katup dua jalan. Gaya yang diperlukan untuk mengoperasikan katup- katup ini adalah 2,5 lb.

  

Gambar 2.3a. Lambang ANSI Gambar 2.3b. Lambang ANSI

  push-button valve tiga-jalan push-button valve empat-jalan Espossito, 1980, hal 401 Espossito, 1980, hal 401

  3. Palm-button valve Merupakan katup kendali arah dengan tombol besar (palm-button).

  Katup ini dirancang khusus untuk menanggani tugas-tugas berat seperti dalam mesin pres untuk pengecapan, pengecoran logam dan terapan- terapan serupa lainnya.

  `

   Gambar 2.4a. Lambang ANSI Gambar 2.4b. Lambang ANSI

  palm-button valve tiga-jalan palm-button valve empat-jalan (Espossito, 1980, hal 401) (Espossito, 1980, hal 401)

  4. Limit valve Menggunakan sebuah akuator tuas-gelinding. Katup kendali tekan ini tersedia dalam jenis katup tiga jalan multi guna atau katup empat jalan

  open-exhaust. Pengoperasian jenis katup ini normalnya menggunakan

  12 sebuah batang piston silinder pada ujungnya atau dibatasi oleh panjang langkah kerjanya.

  

Gambar 2.5a. Lambang ANSI Gambar 2.5b. Lambang ANSI

  limit valve tiga-jalan limit valve empat-jalan (Espossito, 1980, hal 401) (Espossito, 1980, hal 401)

  5. Hand-lever-operated valve Katup kendali arah empat jalan yang dioperasikan dengan tuas (hand-

  lever-operated). Tuas ini dapat digunakan untuk katup dua atau tiga

  posisi. Tuas ini secara langsung dihubungkan ke spool. Penempatan tuas menentukan posisi spool. Penempatan tuas menentukan posisi spool di dalam katup.

  

Gambar 2.6a. Lambang ANSI Gambar 2.6b Lambang ANSI.

  hand-lever operated valve hand-lever operated valve empat-jalan dua posisi empat-jalan tiga posisi (Espossito, 1980, hal 401) (Espossito, 1980, hal 401)

  6. Solenoid-actuated directional control valve Kendali arah yang diaktuasikan solenoid dua posisi empat jalan.

  Operator solenoid tunggal yang ditunjukan segera akan menggeser spool ketika pasokan energi listrik dan sebuah pegas akan mengembalikan spool ketika pasokan energi listrik dihentikan. Dengan menggunakan dua solenoid pada katup dua posisi, spool dapat digeser oleh salah satu solenoid bila diberi pasokan energi listrik hanya dalam waktu sesaat

  13 pula. Pada katup-katup tiga posisi, spool akan tetap dalam posisi tengah ditahan oleh pegas-pegas di ujung-ujungnya sampai salah satu solenoid diberi pasokan energi listrik. Spool akan bergeser dan tetap berada pada salah satu posisi ujungnya jika solenoid di ujung yang sama mendapatkan pasokan energi listrik sampai pasokan energi listrik dihentikan dan spool akan kembali ke posisi tengah.

   Gambar 2.7a. Lambang ANSI Gambar 2.7b. Lambang ANSI

   Single solenoid double solenoid (Espossito, 1980, hal 402) (Espossito, 1980, hal 402) 2.1.3.

   Komponen Pendukung Pneumatik

  Sistem-sistem pneumatik mempunyai komponen-komponen yang hampir sama dengan yang terdapat dalam sirkuit hidrolik. Pada dasarnya terdapat enam komponen dasar yang diperlukan untuk sirkuit-sirkuit pneumatik : 1.

  Sebuah tangki udara untuk menyimpan udara bertekanan.

  2. Sebuah kompresor yang dipakai untuk memampatkan udara yang diperoleh dari atmosfer.

  3. Sebuah motor listrik atau penggerak-penggerak utama lainnya yang dipakai untuk menggerakkan kompresor.

  4. Katup-katup yang digunakan untuk mengendalikan arah, tekanan dan laju aliran udara.

  5. Aktuator-aktuator, yang serupa dengan yang digunakan dalam sirkuit hidrolik.

  14

6. Pipa-pipa yang digunakan untuk membawa udara bertekanan dari suatu lokasi ke lokasi lainnya.

  Alat-alat pengkondisian fluida digunakan untuk mengelola udara agar lebih dapat diterima (sesuai) digunakan sebagai medium fluida untuk sistem pneumatik dan alat-alat itu meliputi :

  1. Filter Adalah sebuah alat pengkondisian udara yang digunakan untuk menyingkirkan kotoran-kotoran dari udara sebelum diteruskan ke komponen- komponen pneumatik seperti katup-katup dan aktuator-aktuator. Umunya sebuah filter berisi elemen-elemen penyaring yang dapat menyingkirkan kotoran-kotoran dalam jangkauan ukuran 5 sampai 50 µm. Filter ini menggunakan elemen-elemen lakan selulosa, reusable, surface-type berukuran 5 µm. Elemen-elemen tersebut memiliki paking-paking yang dicetak secara permanen ke setiap ujungnya untuk mencegah udara menerobos masuk lewat jalan pintas. Elemen ini juga dapat menengani kotoran pada permukaan tanpa menimbulkan rugi-rugi tekanan yang signifikan karena mempunyai rasio udara terhadap media filter yang besar.

  2. Regulator Merupakan sebuah alat bantu pneumatik yang digunakan untuk mempertahankan kekonstanan tekanan udara yang masuk dalam sistem pneumatik regulator ini menggunakan sebuah diapragma berbeban pegas (spring-loaded

  

diaphragm) dan katup pengimbang, terdapat pula dudukan katup utama yang

  besar dan tabung-tabung utama aspirator yang ditepatkan secara presisi agar dapat

  15 memberikan karakteristik aliran yang sempurna, selain dapat pula meminimalkan turunnya tekanan.

  Keterkaitan diantara diapragma, ukuran katup dan perjalanan katup ini akan menentukan terjaminnya pengendalian dan penetapan tekanan-tekanan sekunder yang konstan baik untuk keperluan sirkuit, demi keamanan atau dalam rangka penghematan energi. Pada unit ini terdapat port-port untuk alat ukur yang ditempatkan disebelah depan dan di sebelah belakang unit dan port lainnya dapat dipakai sebagai sebuah outlet untuk regulasi tambahan. Di dalam regulator ini terdapat sebuah pegas atas yang dapat disetel sehingga katup pengimbang dapat mempertahankan tekanan dibagian keluaran, gaya pegas disetel berdasarkan tekanan keluaran yang diperlukan. Gaya ini akan mempertahankan katup pengimbang tetap terbuka sampai tekanan pada sisi keluaran, yang bekerja atas diapragma, melampaui gaya pegas.

  Bila gaya yang bekerja pada diapragma melampaui gaya pegas atas, batang pendorong akan bergerak ke atas dan katup pengimbang yang terbebani pegas dibagian bawah mulai menutup throttle pasokan udara ke sisi tekanan terkendali.

  3. Lubrikator Merupakan alat yang dipakai untuk menjamin pelumasan yang tepat untuk bagian-bagian dalam komponen-komponen pneumatik yang bergerak.

  

Lubricator memberikan tetesan minyak melalui pipa tetes (drip tube), tetesan

  minyak ini diubah menjadi kabut minyak (oil mist). Kabut minyak ini mengandung partikel-partikel yang kasar dapat bergerak sampai sejauh 20 ft atau

  16 lebih sedangkan partikel-partikel halus dapat bergerak sampai sejauh 300 ft dari sumber lubricator. Partikel-partikel kabut ini dihasilkan oleh pembangkit kabut (mist generator) yang mana sebagian udara dilewatkan pusat orifis variabel (variable orifice) dan memasuki pembangkit yang selanjutnya bercampur dengan minyak yang dihantarkan oleh pipa tetes. Campuran udara minyak kemudian bergabung kembali dengan udara yang tidak memasuki pusat orifis variabel dan bersama-sama menuju tujuan akhir.

  Minyak dapat mencapai pembangkit kabut adalah pertama-tama minyak didorong keaatas malalui pipa siphon, melewati sekerup penyetel memasuki pipa tetes yang terdapat di dalam kubah kaca pengamatan. Ini dilakukan dengan mengalihkan sebagian kecil udara dari arus utama melalui katup pengendali tekanan mangkuk atau reservoir. Katup ini akan menutup pasokan ke mangkuk ketika sumbat pengisi dalam keadaan kendur atau lepas, sehingga mangkuk ini akan terbuka secara otomatis sehingga mangkuk diberi tekanan sekali lagi dan siap memberikan pasokan pelumas dimanapun diperlukan.

  4. Muffler Merupakan peralatan pneumatik peredam suara yang dinamakan exhause

  

silencer (muffler) digunakan untuk mengendalikan suara yang dihasilkan oleh

arus udara yang dengan cepat dilepaskan ke atmosfir.

  5. Aftercooler dan air dryer Udara yang diambil dari atmosfer pasti mengandung uap air. Kompressor tidak dapat menyingkirkan kandungan air ini. Pendinginan udara mampat dalam perpipaan menyebabkan kandungan air ini mengembun, banyak yang akhirnya

  17 terbawa sampai ke dalam perkakas-perkakas dan mesin-mesin yang dioperasikan dengan udara.

  Air dapat membasuh pelumasan sehingga dapat menyebabkan keausan yang berlebihan dan menurunkan efisiensi. Disamping itu, temperatur keluaran udara yang dimampatkan dari semua kompresor udara memang harus diturunkan sampai mendekati 100º F sebelum memasuki sistem perpipaan. Jika sebuah

  

Aftercooler ditempatkan di bagian hilir (sisi keluar) kompresor maka peralatan ini

  akan menyingkirkan sebagian besar kandungan air. Aftercooler ini pada dasarnya dipakai untuk mengurangi temperatur udara sampai pada suatu tingkat yang tepat (sesuai) dan bertindak sebagai alat pertama dalam proses penyingkiran kandungan air sebelum memasuki sebuah pengering udara (air dryer).

  Aftercooler hanya dapat menyingkirkan sekitar 80% kandungan air dari udara yang meninggalkan compressor.

2.1.4. Penerapan Pneumatik

  Dalam perkembangan di dunia perindustrian pneumatik hadir dan memegang beberapa peranan penting dalam maraknya perkembangan perindustrian, dapat dikatakan pneumatik merupakan sebagian otot yang menggerakkan industri.

  Usaha tersebut dilakukan oleh fluida bertekanan yang diberikan kedalam sebuah silinder operasi atau motor fluida. Pneumatik hadir dengan menampilkan karakteristik menyerupai sepon, karena medium udara yang digunakan bersifat

  18 kompresibel (mampu mampat). Sehingga menjadikan pneumatik merupakan sistem yang termurah ditinjau dari segi biaya pengoperasian dan biaya pembuatan.

  Dengan dihadirkannya kompresor pneumatik dapat diterapkan disegala bidang untuk menghasilkan gaya baik sebagai penggerak maupun pengendali namun akibat adanya perubahan-perubahan yang berarti dari volume udara pada variasi tekanan, juga timbul secara bersamaan fluktuasi-fluktuasi yang besar dalam hal kecepatan. Jadi penggerakan pneumatik hanya dapat digunakan jika persyaratan keteraturan gerak tidak begitu ketat seperti pada :

  1. Palu-palu, pahat dan tekanan (pres) udara mampat.

  2. Jepitan ragum (vice clamps), tang ragum atau perkakas rentang lainnya.

  3. Bor tangan pneumatik atau mesin asah tangan pneumatik.

  4. Pemasukan bahan batang secara pneumatik atau setengah otomat atau otomat penuh untuk membubut.

  5. Peralatan angkat dan angkut.

  6. Peralatan rem.

  7. Pengolahan bidang dengan pemancar (pasir) (peralatan-peralatan tiup).

  Viskositas udara yang tidak seberapa hanya mengakibatkan rugi gesekan yang kecil dan memungkinkan kecepatan aliran yang besar sampai 1000 m/min, suatu poros asah yang digerakkan secara pneumatik dapat berputar sampai 100.000 putaran/min. Sehingga sistem-sistem pneumatik juga digunakan dalam operasi-operasi stamping, drilling, hoisting, clamping, assembling, riveting,

  materials handling dan logic controlling.

  19

2.2. Pengereman

  Pengereman adalah sesuatu yang bergerak diberikan hambatan/rintangan sehingga benda tersebut dapat berhenti atau diperlambat beraturan. Pada kebanyakan sistem pengereman transportasi darat, sistem pneumatik sangatlah jarang untuk digunakan. Transportasi darat yang menerapkan sistem pengereman pneumatik yaitu kereta api.

2.2.1. Pengereman Kereta Api

  Terdapat berbagai macam jenis instrument yang digunakan pada lokomotif, kereta, dan gerbong di PERUMKA, jenis yang digunakan antara lain :

  1. Westinghous (pada Lok2 D.E./U.S.A. & D.H./PERANCIS) 2.

  KNORR KE (pada Lok2 D.H.JERMAN & AUSTRIA, kereta/gerbong).

  3. WABCO / Westinghous-prancis (pada gerbong-barang) 4.

  DACO/Cekho-Clovakia (pada gerbong barang) Namun untuk saat ini PERUMKA kebanyakan menggunakan sistem westinghous dan untuk jenis yang lain sebagian sudah tidak digunakan, hal itu disebabkan produkan sudah tidak lagi mengeluarkan suku cadang sedangkan banyak kereta api masih dioperasikan sehingga dilakukan beberapa modifikasi agar pelayanan rem dapat terus dilaksanakan.

  Udara-abar (udara pengereman) pada alat-rem ini diberikan oleh udara- tekan dari sebuah tangki (main-reservoir) yang dihasilkan oleh sebuah kompresor.

  Tekanan udara pada main-reservoir diamankan oleh sebuah safety valve (katup

  2 pengaman) pada 150 psi (10,6kg/cm ) .

  20 Pada dasarnya terdapat beberapa macam sistem pengereman pada kereta api yaitu :

1. Sistem hand brake (rem tangan)

  Prinsip kerja dari pengereman ini adalah dengan menekan lengan rem pada roda secara mekanis (oleh tenaga manusia) melalui gagang rem yang tersedia di dalam ruang masinis.

  Sedangkan fungsi dari sistem pengereman ini hanya dipergunakan untuk mengerem roda lokomotif agar tidak berputar atau bergerak sewaktu dalam keadaan diam (misal: waktu pemeliharaan atau perbaikan di DIPO atau Balai Yasa).

  2. Sistem udara tekan Yang dimaksud rem udara tekan adalah sistem pengereman yang

  2

  menggunakan udara bertekanan sebesar 5 kg/cm untuk pengeremannya. Udara tekan ini dihasilkan dari sebuah kompressor yang dipasang pada lokomotif.

  Pada prinsipnya, apabila jika sistem pengereman ini bekerja maka kecepatan lokomotif akan berkurang (energi kinetik). Besarnya persentase pengereman tergantung pada besarnya tekanan blok rem pada roda. Semakin besar gaya tekan blok rem pada roda, maka semakin besar pula gaya pengereman yang dihasilkan. Pengereman ini tidak diizinkan jika roda menggelincir (diusahakan roda lokomotif tetap menggelinding). Agar semua roda tetap menggelinding, maka koefisien gesekan yang terjadi antara rem blok dan roda harus lebih kecil dibandingkan dengan angka koefisien gesekan antara roda dan rel.

  21 Air brake atau yang biasa disebut sistem abar (sistem pengereman) memiliki dua jenis metode : a.

  Sistem pengereman dengan metoda langsung (direct method), yang tidak bekerja secara otomatis.

  b.

  Sistem pengereman dengan metoda tak-langsung (indirect method), yang bekerja secara otomatis.