Mesin pres hidrolik serat sabut kelapa - USD Repository

  

MESIN PRES HIDROLIK

SERAT SABUT KELAPA

  TUGAS AKHIR Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1

  Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin

  Oleh : WASIS INDRA WISESA SUNARWAN

  NIM : 085214003

  

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  COCONUT FIBER ’S

HYDRAULIC PRESS

  Final Project As partial fulfilment of the requirement to obtain the S-1 scholar degree

  Mechanical Engineering Study Program Mechanical Engineering Department

  By : WASIS INDRA WISESA SUNARWAN

  Student Number : 085214003

  

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  INTISARI

  Sistem berdaya fluida, khususnya hidrolik dapat digunakan untuk proses pengepresan serat pada industri pengolahan sabut kelapa. Saat ini, serat sabut kelapa tidak hanya digunakan untuk membuat tali, keset, sapu atau matras, tapi dapat digunakan untuk membuat karpet, jok, kasur, bantal, dashboard, hardboard, lapisan kursi mobil, spring bed, dan pengendalian erosi. Perkembangan penggunaan serat sabut kelapa tersebut menyebabkan peningkatan kebutuhan serat sabut kelapa. Dengan mesin pres hidrolik, pedagang pengumpul serat sabut kelapa dapat menambah kapasitas angkut serat dan mengurangi biaya pengiriman serat sabut kelapa. Berdasarkan alasan tersebut, Tugas Akhir ini bertujuan untuk membuat dan meneliti sistem hidrolik yang digunakan pada mesin pres serat sabut kelapa.

  Sistem yang dibuat meliputi kendali aliran fluida, cara kerja, dan karakteristik dari sistem. Penelitian dilaksanakan dengan membuat mesin pres hidolik dan digunakan untuk mengepres serat sabut kelapa. Data penelitian yang diambil dari percobaan adalah ketinggian serat sabut kelapa saat dipres dan setelah dipres, serta hubungan antara kerapatan (ρ) dan tekanan (P).

  Hasil penelitian disajikan dalam bentuk grafik dan persamaan pendekatan hubungan tekanan dan kerapatan serat sabut kelapa. Persamaan pendekatan hubungan antara tekanan dan kerapaatan serat sabut kelapa saat dipres selama 2 menit: untuk 2

• 4

  kg serat sabut kelapa adalah P + 0,19 dengan R² = 0,803, untuk 3 kg ρ = 6,42×10

• 4

  serat sabut kelapa adalah P + 0,352 dengan R² = 0,921, untuk 4 kg serat ρ = 2,40×10

• 4 -1

  sabut kelapa adalah P + 3,09×10 dengan R² = 0,937. Persamaan ρ = 1,92×10 pendekatan hubungan antara tekanan dan kerapatan serat sabut kelapa setelah dipres

• 4

  selama 2 menit: untuk 2 kg serat sabut kelapa adalah P ρ = 4,45×10 – 0,0 6,21

• 4

  dengan R² = 0,919, untuk 3 kg serat sabut kelapa adalah P + 0,113 ρ = 1,42×10

• 4

  dengan R² = 0,929, untuk 4 kg serat sabut kelapa adalah P + 0,0761 ρ = 1,80×10 dengan R² = 0,940.

  Kata kunci : produk olahan serat sabut kelapa, mesin pres hidrolik, tekanan dan kerapatan

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat, dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Mesin Pres Hidrolik Serat Sabut Kelapa dengan baik.

  Selama penyusunan, penulis telah mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Ir. Rines, M.T., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan koreksi

  2. Ir. PK. Purwadi, M.T., Selaku Kaprodi Teknik Mesin.

  3. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik.

  4. Seluruh dosen Teknik Mesin yang telah memberikan ilmu kepada penulis.

  5. Sekretariat FST, yang telah memberikan pelayanan kepada penulis selama di Teknik Mesin.

  6. Orang tua yang selalu memberikan nasehat, dorongan, semangat, dan fasilitas.

  7. Kakakku dan saudara-saudaraku yang telah memberikan bantuannya.

  8. Teman-teman seperjuangan dan teman-teman Teknik Mesin angkatan 2008, atas segala bentuk dukungan yang diberikan kepada penulis.

  9. Seluruh pihak yang telah membatu dan memberikan dukungannya.

  Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan pada Tugas Akhir ini. Untuk itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yeng bersifat membangun. Dan semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

  Yogyakarta, 6 September 2012 Penulis

  

DAFTAR ISI

  Halaman HALAMAN JUDUL i ………………………………………………………. HALAMAN JUDUL………………………………………………………. ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING…………………………... iii HALAMAN PENGESAHAN

  …………………………………………....... iv LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS v …………….. PERNYATAAN………………………………………………………......... vi

  INTISARI…………………………………………………………………... vii KATA PENGANTAR viii ………………………………………………............ DAFTAR ISI

  ……………………………………………………….............. x DAFTAR GAMBAR………………………………………………………. xiii DAFTAR TABEL………………………………………………………….. xv

  BAB I PENDAHULUAN

  2.4 Valves………………………………………………………........ 15

  3.2 Mesin Pres Hidrolik…………………………………………….. 29

  3.1 Metode Penelitian……….…………………………………........ 28

  BAB III MESIN PRES HIDROLIK SERAT SABUT KELAPA

  2.8 Simbol………………………………………………………....... 22

  2.7 Reservoir……………………………………………………….... 21

  2.6 Fluid Lines………………………………………………………. 19

  2.5 Aktuator…………...………………………………………......... 18

  2.3 Pompa Hidrolik……………………………………………......... 12

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

  2.2 Fluida Hidrolik………………………….………………………. 9

  2.1 Sistem Hidrolik dan Rumus yang Digunakan……………........... 5

  BAB II DASAR TEORI

  1.5 Manfaat……………………………………………………......... 4

  1.4 Batasan Masalah……………………………………………........ 4

  1.3 Tujuan………………………………………………………........ 4

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

  3.3 Perhitungan Sistem Hidrolik……………………………………. 34

  BAB IV DATA PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

  4.1 Data Percobaan …………………………………………………. 39

  4.2 Pembahasan ……………………………………………………...

  42 BAB V KESIMPULAN

  5.1 Kesimpulan…………………………………………………........ 49

  5.2 Saran…………………………………………………….............. 50 DAFTAR PUSTAKA

  ………………………………………………………. 51 LAMPIRAN

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Diagram rantai pemasaran serat sabut kelapa

  ………………….. 3

Gambar 2.1 Sistem dasar hidrolik

  …………………………………………... 5

Gambar 2.2 Prinsip hukum Pascal

  7 …………………………………………..

Gambar 2.3 Hukum aliran

  …………………………………………………... 8

Gambar 2.4 Valves

  ………………………………………………………………….. 15

Gambar 2.5 Single acting actuator (piston type)

  ……………………………. 19

Gambar 2.6 Double acting actuator (ram type)

  …………………………….. 19

Gambar 2.7 Pemasangan pipe dan tubing

  …………………………………… 20

Gambar 2.8 Pemasangan flexible hose

  ……………………………………… 21

Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian

  ………………………………... 28

Gambar 3.2 Mesin pres serat sabut kelapa

  ………………………………….. 29

Gambar 3.3 Sirkuit diagram mesin pres hidrolik

  …………………………… 30

Gambar 3.4 External Gear pump

  31 ……………………………………………

Gambar 3.5 Double acting cylinder-piston type

  32 …………………………….

Gambar 3.6 4/3 Directional control vale

  32 ……………………………………

Gambar 3.7 Relief valve

  …………………………………………………….. 33

Gambar 4.1 Serat sabut kelapa

  …………………………………………….... 39

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara tekanan dan kerapatan dengan bahan seberat 2 kg

  47 ………………………….

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara tekanan danGambar 4.10 Grafik hubungan antara tekanan dan kerapatan dengan bahan seberat 4 kg

  …………………………...

  48

  

DAFTAR TABEL

  Tabel 4.1: Data percobaan dengan bahan seberat 2 kg ……………………….. 40

  Tabel 4.2: Data percobaan dengan bahan seberat 3 kg ……………………….. 41

  Tabel 4.3: Data percobaan dengan bahan seberat 4 kg ………………………. 41

  Tabel 4.4: Hasil perhitungan dengan bahan seberat 2 kg …………………….. 45

  Tabel 4.5: Hasil perhitungan dengan bahan seberat 3 kg ……………………. 46

  Tabel 4.6: Hasil perhitungan dengan bahan seberat 4 kg ……………………. 46

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Sistem berdaya fluida adalah salah satu sistem pemindah daya yang menggunakan fluida. Sistem ini terbagi menjadi dua, yaitu penumatik dan hidrolik.

  Penumatik menggunakan fluida dalam betuk gas, sedangkan hidrolik menggunakan fluida berupa cairan.

  Sistem berdaya fluida digunakan untuk mengoperasikan berbagai peralatan dan mesin. Beberapa contoh pemakaian sistem hidrolik dan penumatik antara lain:

  

Gas spring untuk mengatur dan mempertahankan ketinggian pada kursi, air drill

  yang digunakan oleh dokter gigi, multi-axial sumbassumblage testing labotary yang terletak di Universitas Minosota dan berfungsi sebagai alat simulasi gempa, mining

  

machine (mesin-mesin pertambangan), forging press atau rem pada mobil (Durfee, W

  dan Z. Sun, 2009). Sistem berdaya fluida, khususnya hidrolik dapat digunakan untuk proses pengepresan serat pada industri pengolahan sabut kelapa.

  Sabut kelapa adalah hasil samping dari buah kelapa. Sebuah kelapa dapat menghasilkan 0,4 kg sabut yang mengandung 30 % serat (Mahmud, Zainal dan Yulius Ferry, 2005). Sabut kelapa diolah menjadi serat sabut kelapa atau dikenal sabut kelapa digunakan untuk membuat sapu, keset, tali, ataupun matras. Seiring dengan kesadaran konsumen untuk kembali ke bahan alami serta perkembangan sifat fisika-kimia serat dan teknologi, serat sabut kelapa digunakan untuk membuat karpet, jok, kasur, bantal, dashboard kendaraan, hardboard, lapisan kursi mobil, spring bed, dan bahkan dapat dimanfaatkan untuk pengendalian erosi (http:// o.id/ NR/rdonlyres).

  Di Indonesia terdapat industri pengolahan serat sabut kelapa dalam skala kecil. Para pengusaha tidak dapat langsung memasarkan produknya ke eksportir serat sabut kelapa, karena produk yang dihasilkan belum memenuhi persyaratan (kuantitas dan kualitas). Permasalahan tersebut terjadi karena kurangnya modal untuk membeli mesin atau peralatan produksi, seperti mesin pres yang digunakan pada proses

  

packing untuk menambah kapasitas angkut serat sabut kelapa. Keterbatasan tersebut

  menyebabkan biaya pengiriman produk per kg menjadi mahal. Hambatan lain yang dihadapi adalah kurangnya informasi pemasaran produk. Rantai pemasaran serat sabut kelapa ditunjukkan pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1 Diagram rantai pemasaran serat sabut kelapa

  

1.2 Rumusan Masalah

  Serat sabut kelapa tidak hanya digunakan untuk membuat tali, keset, sapu atau matras saja. Seiring dengan kesadaran konsumen untuk kembali ke bahan alami serta perkembangan sifat fisika-kimia serat dan teknologi, serat digunakan untuk membuat karpet, jok, kasur, bantal, dashboard kendaraan, hardboard, lapisan kursi mobil, spring bed, dan bahkan dapat dimanfaatkan untuk pengendalian erosi. Hal tersebut membuat permintaan serat sabut kelapa menjadi tinggi. Salah satu kendala yang dihadapi oleh industri pengolahan serat sabut kelapa adalah kurangnya fasilitas pendukung proses produksi, seperti tidak adanya mesin pres.

1.3 Tujuan

  Tugas akhir ini bertujuan untuk: 1. Membuat dan meneliti sistem hidrolik yang digunakan pada mesin pres serat sabut kelapa.

2. Mencari hubungan antara tekanan dan kerapatan atau massa jenis bahan.

  1.4 Batasan Masalah

  Penelitian ini membahas tentang pemanfaatan sistem hidrolik untuk proses pengepresan pada industri pengolahan sabut kelapa. Konstruksi mesin pres seperti rangka, bahan, dan kekuatan material tidak dianalisa. Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sabut kelapa yang telah diubah menjadi serat.

  1.5 Manfaat

  Penelitian ini diaharapkan dapat menambah kepustakaan teknologi mengenai sistem hidrolik, khususnya mesin pres. Penelitian ini juga diharapkan dapat menambah wawasan masyarakat tentang pemanfaatan sistem hidrolik.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Sistem Hidrolik dan Rumus yang Digunakan

  Sistem hidrolik terdiri dari beberapa komponen, seperti tangki (reservoir), motor listrik, pompa, fluid lines (pipa, tubing, hoses), control valve, dan aktuator.

  Keunggulan yang dimiliki sistem hidrolik antara lain: mampu melipatgandakan gaya, gerakan aktuator dapat dibalik dengan mudah, fluida hidrolik dapat memberikan lapisan minyak pada komponen yang mengalami gesekan, memilki kendali kecepatan yang dapat divariasikan secara halus. Contoh sistem dasar hidrolik ditunjukkan oleh Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Sistem dasar hidrolik Sistem hidrolik memiliki beberapa kelemahan. Kebocoran pada sistem tidak dapat dihindari. Minyak-minyak hidrolik merupakan fluida kotor yang mungkin dapat mencemari lingkungan atau meracuni operator mesin. Minyak-minyak hidrolik juga termasuk ke dalam fluida yang mudah terbakar, sehingga minyak tersebut sangat berbahaya jika di sekitar kebocoran minyak terdapat percikan api. Perancangan yang tidak tepat, dapat menimbulkan kemungkinan pecahnya pipa-pipa saluran sistem hidrolik. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam perancangan sistem hidrolik adalah fluida yang digunakan dan pemilihan komponen-komponen penyusun sistem.

  Prinsip yang terdapat pada sistem hidrolik antara lain hukum Pascal, persamaan kontinuitas, prinsip Bernouli, hukum konservasi energi, konfigurasi aliran, dan rugi-rugi energi karena gesekan. Penelitian kali ini tidak meninjau seluruh prinsip yang ada. Prinsip yang dipakai mengandung rumus-rumus untuk mengitung gaya, kecepatan gerak piston, laju aliran fluida (kapasitas) pada silinder, serta daya dan laju aliran fluida pada pompa. Rumus lain yang digunakan adalah kerapatan (massa jenis).

  Rumus ini digunakan untuk menghitung kerapatan dari bahan percobaan.

  Transmisi gaya pada sistem hidrolik menggunakan prinsip hukum Pascal. Tekanan yang diberikan pada fluida dalam wadah tertutup, akan diteruskan sama besar dan merata ke segala arah. Sistem hidrolik menggunakan fluida inkompresibel untuk menyalurkan gaya pada setiap titik di sepanjang jalur fluida tersebut. Gaya pada fluida dapat diperbesar dengan cara menaikkan tekanannya atau memperbesar

Gambar 2.2 Prinsip hukum Pascal Tekanan yang diberikan fluida.

  Gaya yang diberikan fluida.

  Keterangan : F = Gaya (kg)

  2 P = Tekanan (kg/cm )

  2 A = Luas penampang (cm )

  Dengan Keterangan :

  Laju aliran fluida pada silinder menggunakan prinsip hukum aliran (persamaan kontinuitas). Besarnya laju aliran fluida pada pipa yang mengalami perubahan penampang adalah sama.

Gambar 2.3 Hukum aliran

   Persamaan laju aliran fluida : Keterangan :

  3 Q = Laju aliran fluida (cm /detik)

  2 A = Luas penampang (cm )

  v = Kecepatan aliran fluida (cm/detik) Laju aliran pada pompa dicari menggunakan persamaan berikut ini.

  Keterangan :

3 Q = Laju aliran fluida (cm /detik)

3 V D = Volumetric displacement (cm )

  n = Putaran poros pompa (rpm) Rumus untuk menghitung daya fluida :

  Keterangan : HP = Daya fluida (HP) P = Tekanan (psi) Q = Laju aliran fluida (GPM)

  Rumus mencari kerapatan massa jenis : Keterangan :

  3

  ) ρ = Massa jenis (kg/cm

3 V = Volume (cm )

  m = massa (kg)

2.2 Fluida Hidrolik

  Sistem hidrolik menggunakan fluida dalam bentuk cairan, biasanya oli. Fluida berfungsi untuk:

  1. Meneruskan atau memindahkan daya.

  2. Meneruskan isyarat (signal).

  3. Melumasi komponen-komponen yang bergerak dan mengurangi gesekan dan keausan.

  4. Memindahkan panas dari sumber panas ke reservoir.

  5. Menghanyutkan partikel-partikel kecil yang mengelupas dari komponen ke filter .

  6. Melindungi permukaan komponen dari zat kimia penyebab korosi.

  Ada beberapa faktor yang berpengaruh dalam pemilihan fluida hidrolik, seperti:

  1. Kekentalan (viskositas) Viskositas yang rendah mengakibatkan fluida tidak dapat menahan gesekan, karena lapisan oil film pada komponen yang bergerak terlalu tipis. Nilai viskositas yang tinggi berakibat pada meningkatnya daya pompa untuk melawan gaya viskositas fluida. Viskositas dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur. Jika temperatur cairan meningkat, maka viskositas cairan berkurang. Fluida lebih encer pada suhu tinggi dan lebih kental pada suhu rendah. Nilai viskositas menjadi lebih besar ketika tekanan pada sistem meningkat.

  2. Index viskositas Index viskositas menunjukkan pengaruh temperatur pada perubahan terjadi perubahan nilai viskositas fluida yang cukup besar ketika suhu mengalami perubahan dan sebaliknya. Dapat dikatakan bahwa sistem hidrolik membutuhkan fluida yang dapat mempertahankan kestabilan nilai viskositas saat terjadi perubahan suhu.

  3. Titik nyala dan titik api Titik nyala adalah suhu saat fluida menyala dan menimbulkan percikan api.

  Titik api adalah suhu saat fluida menyala dan terbakar. Fluida harus mempunyai nilai titik nyala dan titik api yang tinggi, agar tidak terbakar saat sistem sedang beroperasi.

  4. Kestabilan kimia Kestabilan kimia diartikan sebagai kemampuan fluida untuk menghambat proses oksidasi. Reaksi kimia dapat terjadi karena fluida bercampur zat oksidan atau suhu yang tinggi. Reaksi kimia tersebut dapat mengubah cairan fluida menjadi endapan lumpur yang dapat membuat valve dan piston rusak.

  5. Daya pelumasan Fluida bertugas memberikan lapisan film pada permukaan komponen yang bergerak. Hal tersebut bertujuan agar komponen itu dapat bergerak lebih lancar. Kemampuan pelumasan dipengaruhi oleh perubahan suhu.

  6. Racun Fluida yang digunakan tidak boleh mengandung zat kimia berbahaya. Zat tersebut dapat masuk ke tubuh manusia melalui pernapasan, terserap oleh kulit, mata, dan mulut. Zat kimia berbahaya tersebut dapat menyebabkan sakit bahkan kematian.

  7. Anti-foam Busa terbentuk dari pemampatan gas pada fluida yang akan menimbulkan gelembung udara. Suhu operasi sistem yang tinggi dapat menyebabkan fluida mengandung gelembung udara dalam jumlah banyak. Gelembung akan menimbulkan busa yang dapat menyebabkan kavitasi pada pompa dan dapat memperlambat respon dari sistem.

  8. Zat asam Fluida seharusnya tidak mengandung zat yang dapat menyebabkan korosi dan karat pada logam. Fluida dapat menyebabkan korosi setelah digunakan berulang-ulang. Cara yang baik untuk menanggulangi masalah tersebut adalah menggunakan fluida sesuai dengan sistem hidrolik yang dibuat serta digunakan dalam jangka waktu tertentu.

2.3 Pompa Hidrolik Pompa digerakkan oleh motor untuk menyalurkan fluida menuju aktuator.

  Pompa terbagi menjadi dua kelompok, yaitu nonpositive displacement pumps (pompa hidroninamis) dan positive displacement pumps (pompa hidrostatis). Perbedaan diantara pompa tersebut adalah nonpostive displacement pumps bekerja pada tekanan rendah dan digunakan untuk memindahkan fluida saja. Positive displacement pumps lebih banyak digunakan untuk sistem berdaya fluida dan terbagi menjadi:

1. Gear Pumps

  Beberapa pompa yang termasuk dalam jenis gear pumps adalah: a.

   External gear pump

  Pompa ini menggunakan pasangan roda gigi luar untuk menggerakkan fluida. Roda gigi yang dipakai seperti spur gear (roda gigi lurus), helical

  gear (roda gigi miring), dan herringbone gear (roda gigi miring ganda).

  Kedua roda gigi terletak dalam satu rumah yang mempunyai saluran masuk dan keluar.

  b.

   Internal gear pump

  Pompa jenis ini menggunakan pasangan roda gigi luar dan roda gigi dalam. Profil roda gigi yang digunakan adalah roda gigi lurus.

  c.

   Lobe pump

  Prinsip kerja dari pompa sama dengan external gear pump. Lobe (cuping) memiliki ukuran yang lebih besar daripada gigi-gigi roda gigi dan hanya terdapat dua atau tiga lobe pada setiap rotor (bagian yang bergerak). Kedua lobe tersebut berputar, salah satunya digerakkan oleh motor dan yang lainnya oleh timing gears.

  d.

   Screw pump

  Pompa jenis ini mempunyai satu atau lebih rotor yang berupa sekrup spiral. Pompa dua sekrup mempunyai satu sekrup bebas, sedangkan pompa tiga sekrup mempunyai dua sekrup bebas.

  2. Vane pumps

  Pompa memindahkan fluida menggunakan suatu alur memutar yang berfungsi sebagai rotor dengan sudu-sudu di dalamnya. Pompa terbagi menjadi:

  a.

   Balanced vane pump

  Pompa ini bekerja dengan sistem pemindah tetap atau variabel. Rotor digerakkan oleh poros penggerak yang berputar di dalam cincin rotor.

  Sudu-sudu yang terpasang pada alur rotor dapat bergerak kearah radial (ke luar ataupun ke dalam). Pompa ini mempunyai dua saluran masuk dan keluar yang terpasang berhadapan.

  b.

  Unbalanced vane pump Pompa bekerja dengan sistem pemindah tetap. Pompa hanya mempunyai satu saluran masuk dan satu saluran keluar.

  3. Piston pumps Pompa bekerja menggunakan torak atau piston yang bekerja bolak-balik dalam lubang silinder untuk menarik dan mendorong fluida. Jenis-jenis pompa torak antara lain: a.

   Axial piston pump Torak terpasang dan bergerak sejajar dengan sumbu poros pompa.

  b.

   Radial piston pump

  Torak terpasang dan bergerak tegak lurus sumbu poros pompa. Posisi torak dirancang membentuk formasi bintang. Pompa ini dilengkapi sistem pengatur katup dengan pemindahan tetap atau variable.

2.4 Valve (katup)

  Valve pada sistem hidrolik digunakan untuk mengatur kerja aktuator. Valve

  juga berfungsi untuk mengatur sirkulasi tekanan dan mengatur besarnya tekanan pada sistem dengan cara mengatur kapasitas fluida yang mengalir.

Gambar 2.4 Valves

  (http:

   Sistem hidrolik memilki tiga jenis valve, yaitu: 1.

   Pressure control valve Katup ini berfungsi untuk melindungi sistem dari tekanan yang berlebih.

  Jenis-jenis katup yang termasuk ke dalam pressure control valve adalah relief

  valve, pressure reducing valve, sequence valve, counterbalance valve,

pressure switches (http:/.

  2. Flow control valve

  Katup bertugas untuk mengendalikan dan mengukur laju aliran fluida yang masuk dan keluar dari aktuator. Dapat dikatakan bahwa katup ini digaunakan untuk mengontrol kecepatan aktuator. Berdasarkan cara mengalirkan fluida, katup dibedakan menjadi restrictor flow control valve dan by pass flow

  control valve (Daines, JR, 2009:315).

  3. Directional control valve Katup jenis ini berperan untuk mengendalikan arah dari fluida pada sistem.

  Directional control valve juga berfungsi untuk mengatur aliran fluida. Katup

  ini dapat dibedakan menjadi empat jenis berdasarkan jalur lintasan fluida, yaitu (Daines, JR, 2009:299): a.

  Shut-off valve Katup ini sering disebut dengan two way valves. Katup jenis ini hanya mempunyai satu jalur lintasan fluida. Fluida dapat mengalir dalam dua arah port. Jenis-jenis katup ini antara lain globe valve, gate valve, ball

  b.

   Check valve Check valve juga memiliki satu jalur lintasan fluida diantara dua port.

  Perbedaan check valve dengan shut-off valve adalah fluida hanya dapat mengalir dalam satu arah port saja. Katup terbagi menjadi tiga jenis, yaitu:

  standar check valve, restriction check valve, dan pilot-operate check valves.

  c.

   Three way valve

  Katup ini mempunyai tiga port eksternal yang terhubung dengan sistem pompa, silinder, dan tangki. Three way valve mempunyai sebuah port yang digunakan untuk mengalirkan fluida masuk dan keluar dari aktuator. Katup ini biasanya digunakan untuk mengendalikan single-acting actuator.

  d.

   Four way valve

  Katup ini mempunyai empat port eksternal yang terhubung dengan sistem pompa, inlet dan outlet dari silinder dan tangki. Four way valve mempunyai dua port yang digunakan untuk mengalirkan fluida masuk dan keluar dari aktuator. Katup ini biasanya digunakan untuk mengendalikan

  double-acting actuator .

2.5 Aktuator

  Aktuator berfungsi untuk mengubah tekanan yang terdapat pada fluida menjadi gaya mekanik dan gerakan. Gerakan dari aktuator dapat berupa gerak lurus dan gerak putar. Silinder, motor , dan turbin merupakan contoh dari sebuah aktuator. Silinder mengubah energi tekan dalam fluida menjadi gerak lurus. Silinder terdiri dari torak (piston) atau ram yang berada di dalam cylindrical housing dan digerakkan oleh fluida. Silinder terbagi menjadi dua, yaitu ram-type cylinder dan piston-type cylinder .

  Silinder jenis ram mempunyai luas penampang piston rod yang berukuran lebih dari setengah atau bahkan sama dengan luas penampang piston head dan disebut disebut dengan ram. Silinder jenis piston mempunyai luas penampang piston rod yang berukuran kurang dari setengah luas penampang piston head

  Constructionknowledge.net/public_domain_documents. Kedua aktuator tersebut terbagi menjadi single-acting cylinder dan

  

double-acting cylinder. Single-acting cylinder hanya memiliki satu port dan

  memanfaatkan tekanan didalam fluida untuk menggerakkan piston rod keluar dari

  

cylindrical housing. Silinder memanfaatkan gaya berat dari beban atau pegas nuntuk

  menggerakkan piston rod masuk ke cylindrical housing. Double-acting cylinder memiliki dua port yang berfungsi untuk menggerakkan piston rod keluar dan masuk

  cylindrical housing.

Gambar 2.5 Single-acting actuator (piston-type)

  (http://www.constructionknowledge.net/public_domain_documents)

Gambar 2.6 Double-acting actuator (ram-type)

  (http://www.constructionknowledge.net/public_domain_documents)

2.6 Fluid lines

  

Fluid lines menghubungkan komponen-komponen dan menyalurkan fluida pada

  sistem. Fluid lines pada sistem hidrolik dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu pipa ataupipe (rigid), tubing (semirigid), hose (flexibel) (http://www.Construction dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti fluida yang digunakan, besarnya tekanan yang dibutuhkan oleh sistem dan lokasi dari sistem.

  Perbedaan diantara pipe (pipa) dan tubing terletak pada klasifikasi ukuran.

  

Pipe ditunjukkan dengan diameter dalam dan tebal dinding, sedangkan tubing

ditunjukkan dengan diameter luar dan tebal dinding pada tabel klasifikasi ukuran.

  Diameter dalam akan berpengaruh pada laju aliran dan kecepatan fluida. Bahan dan ketebalan dinding berpengaruh pada kemampuan pipe dan tubing untuk menahan fluktuasi tekanan yang terjadi. Pipe dan tubing biasanya terbuat dari baja, tembaga, kuningan, alumunium, dan stainless steel. Flexible hose digunakan untuk menghubungkan komponen yang bergerak pada sistem. Lines jenis ini mampu meredam kejutan tekanan dan getaran mesin. Pemasangan lines yang benar dan salah ditunjukkan oleh Gambar 2.7 dan Gambar 2.8.

Gambar 2.7 Pemasangan pipe dan tubing

  (Siswanto, Budi Tri 2008:168)

Gambar 2.8 Pemasangan flexible hose

  (http://www.constructionknowledge.net/public_domain_documents)

2.7 Reservoir

  Reservoir adalah tempat penyimpanan fluida pada sistem hidrolik. Kebersihan

  fluida dijaga dengan menggunakan strainer (saringan kasar), filter (saringan halus), atau pemisah magnetik. Reservoir memiliki beberapa fungsi tambahan yang penting bagi sistem, jika dirancang dengan baik. Beberapa fungsi tersebut antara lain : 1.

  Mampu menghilangkan panas pada fluida.

  2. Mampu memisahkan kotoran yang terbawa oleh fluida.

  3. Mampu melepaskan udara yang terperangkap di dalam fluida. Fungsi-fungsi tambahan tersebut di atas dapat memperpanjang umur pemakaian sistem dan komponen-komponen penyusun sistem.

2.8 Simbol

  Simbol berfungsi untuk menunjukkan bentuk dan fungsi dari komponen, serta memperlihatkan cara kerja dari sistem hidrolik. Simbol terbagi menjadi beberapa jenis, seperti graphic symbol, pictorial symbol, cutaway symbol, dan

  

combination symbol (Daines, JR, 2009:93). Graphic symbol menunjukkan fungsi dan

  pengoperasiaan komponen. Pictorial symbol menunjukkan gambar bentuk dari komponen. Cutaway symbol menunjukkan gambar potongan dari sebuah komponen.

  Combination symbol merupakan perpaduaan diantara tiga jenis simbol tersebut.

  Graphic symbol disusun oleh garis, lingkaran, kotak, segitiga, titik, dan anak

  panah yang menunjukkan komponen-komponen penyusun sistem. Simbol-simbol tersebut dirangkai menjadi sirkuit diagram yang menampilkan sebuah sistem hidrolik.

  Contoh simbol-simbol yang termasuk kedalam grapich symbol antara lain (faculty.ivytech.edu/~bl-desn/dsn201/images/Fluid_Power_Symbols_ANSI_Std.pdf, www.airlinehyd.com/KnowledgeCenter/Symbol.asp.):

  Simbol- simbol dasar 1.

  Garis Garis lurus manggambarkan fluid lines Garis putus-putus manggambarkan drain atau

  pilot lines

  Garis titik-stirp menggambarkan component

  

enclosure

  Garis lengkung menggambarkan flexible

  

fluid lines

2. Lingkaran

  Lingkaran besar menggambarkan pompa atau motor Lingkaran kecil menggambarkan alat ukur

  Setengah lingkaran menggambarkan rotary

  

actuator

3.

  Kotak Satu kotak digunakan untuk menggambarkan pressure control function .

  Dua atau tiga kotak berdampingan digunakan untuk menggambarkan directional control

  

function .

  4. Diamond Diamond digunakan untuk menggambarkan

  fluid conditioner (filter, separator, lubricator, heat exchanger).

  5. Segitiga dan anak panah Segitiga dan anak panah digunakan untuk menggambarkan arah aliran fluida pada sistem hidrolik.

  Simbol-simbol dalam bentuk komponen 1.

  Motor listrik 2.

  Pompa

  3. Valve Pressure relief valve Four way valve-three position 4.

  Silinder Double acting-single end rod

  Simbol-simbol lain 1.

  Sambungan dan persimpangan lines Persimpangan lines

  Sambungan lines 2.

  Alat ukur Alat ukur tekanan 3.

  Kontrol Lever 4.

   Reservoir dengan selang pembalik

  di bawah level fluida di atas level fluida

BAB III MESIN PRES HIDROLIK SERAT SABUT KELAPA

3.1 Metode Penelitian

  Penelitian dilaksanakan dalam beberapa tahap, seperti yang terlihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian

  Pembuatan mesin pres hidrolik Pembelian bahan

  (serat sabut kelapa) Percobaan

  Pembahasan Kesimpulan

3.2 Mesin Pres Hidrolik

  7

  5

  6

  11

  10

  9

  4

  8

  Komponen-komponen penyusun mesin pres hidrolik yang digunakan dalam penelitian, ditunjukkan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Mesin pres serat sabut kelapa

  2

  1

   Motor listrik 10. 4/3 directional control valve 5. Pressure gauge 11. Tempat pengepresan

  Double acting cylinder-piston type 9. Pipa 4.

   Kontrol panel 8. Tangki (reservoir) 3.

  Tempat limit switch 7. External gear pump 2.

  Keterangan gambar: 1.

  3 Penelitian ini akan membahas tentang pemanfaatan sistem hidrolik pada pengolahan serat serabut kelapa. Mesin pres berfungsi untuk memudahkan proses

  

packing serat sabut kelapa yang akan dikirim. Sistem hidrolik ditunjukkan oleh

Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Sirkuit diagram mesin pres hidrolik

  External gear pump akan mengalirkan fluida dari tangki menuju ke double

acting cylinder-piston type melewati relief valve dan 4/3 directional control valve

  (4/3 DCV). Motor menggerakkan pasangan roda gigi luar pada external gear pump untuk menghisap fluida dari tangki. Fluida didalam pompa bergerak mengikuti arah putaran roda gigi.

  Gambar 3.

  4 External gear pump

  Double acting cylinder-piston type mempunyai dua port fluida. Silinder jenis

  ini dapat menerima fluida dari sistem dan mengembalikan fluida ke sistem. Piston dapat bergerak dalam dua arah, yaitu masuk dan keluar cylinder housing. Fluida masuk ke salah satu port dan mendorong piston. Fluida yang berada di sisi lain dari piston akan terdorong ke luar.

Gambar 3.5 Double acting cylinder-piston type

  Sistem menggunakan 4/3 DCV untuk mengendalikan kerja dari piston, seperti Gambar 3.5. Katup ini mengarahkan aliran fluida yang akan menuju ke silinder. Fluida dikembalikan ke tangki (fluida bergerak dari port P ke T) saat tuas tidak ditekan.

Gambar 3.6 Simbol 4/3 DCV

  Fluida bergerak dari port P menuju port A dan port B menuju port T, ketika tuas ditekan. Fluida mendorong piston ke luar dari cylinder housing untuk proses katup 4/3 DCV digerakkan ke arah yang berlawanan. Situasi itu membuat piston terdorong masuk ke dalam cylinder housing dan mengakhiri proses pengepresan.

  Tekanan maksimal yang digunakan pada sistem pres dapat diatur oleh

  

pressure relief valve dan dapat dilihat pada pressure gauge. Katup juga berfungsi

untuk mengembalikan fluida ke tangki jika terjadi tekanan berlebih pada sistem.

  Fluida dari sistem masuk ke relief valve dan mendorong popet untuk membuka port yang menuju ke tangki.

Gambar 3.7 Relief valve

  (Daines, JR, 2009:284) Motor listrik pada sistem, dikendalikan oleh kontrol panel yang menjaga sistem dari tegangan berlebih. Kontrol panel terdiri dari saklar, overload, kontaktor, dan limit switch. Motor listrik akan mati ketika piston rod saat proses pengepresan menyentuh limit switch.

3.2 Perhitungan Sistem Hidrolik

  Silinder yang digunakan pada sistem memiliki piston berdiameter 11 cm dan

  

piston rod sebesar 6 cm. Gaya yang mampu dihasilkan oleh sistem dapat diketahui

  apabila luas area gaya bekerja dan tekanan dari sistem sudah diketahui. Luas area yang dimaksud adalah luas penampang dari piston.

  Diameter piston (d) = 11 cm Maka luas penampang piston (A),

  2 Tekanan maksimal yang digunakan pada sistem sebesar 90 kg/cm , maka

  gaya yang mampu dihasilkan oleh sistem dapat diketahui menggunakan persamaan berikut ini.

  ⁄ Gaya pada hidrolik ditunjukkan dengan satuan ton. Satu ton sama dengan seribu kilogram, maka 8548,2 kg sama dengan 8,5482 ton. Fluida yang dipakai untuk menghasilkan gaya tersebut dialirkan menggunakan pompa dengan putaran 1450 rpm dan volumetric displacement sebesar 10 cc. Laju aliran fluida pada sistem dapat dicari dengan perhitungan sebagai berikut.

  ⁄ Kecepatan gerak piston saat proses pengepresan dapat diketahui bila laju aliran fluida dan luas penampang piston yang bersentuhan dengan fluida telah diketahui. Kecepatan gerak piston (v) dalam cm/detik, maka hasil perhitungan Q

  3 perlu diubah ke dalam cm /detik.

  Q = 14500 cc/menit Dengan, 1 menit = 60 detik

  3

  1 cc = 1 cm Maka,

  ⁄ ⁄

  Kecepatan turun silinder menggunakan luas penampang piston, karena fluida mengenai seluruh permukaan piston.

  ⁄ Luas penampang utuk mencari kecepatan naik piston tidak sama dengan luas penampang piston. Fluida bekerja diantara dinding silinder dalam dan piston rod.