Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Manufacturing Technology >> Proses manufaktur

Dasar-dasar Hidrolik dan Sistem Hidrolik


Dasar-dasar Sistem Hidraulik dan Hidraulik

Hidrolik adalah pembangkitan gaya dan gerak menggunakan cairan hidrolik yang mewakili media untuk transmisi daya. Sistem hidrolik sangat penting untuk pengoperasian alat berat. Kata 'hidrolik' didasarkan pada kata Yunani untuk air dan awalnya berarti studi tentang perilaku fisik air saat diam dan bergerak. Hari ini, artinya telah diperluas untuk mencakup perilaku fisik semua cairan, termasuk cairan hidrolik. Sistem hidrolik bukanlah hal baru di industri ini. Mereka telah menyediakan sarana untuk pengoperasian berbagai jenis peralatan industri. Karena peralatan industri menjadi lebih canggih, sistem yang lebih baru dengan tenaga hidrolik sedang dikembangkan.

Sistem hidrolik digunakan di pabrik produksi modern dan instalasi manufaktur dan mereka memainkan peran utama dalam industri baja, pertambangan, konstruksi dan peralatan penanganan material. Sistem hidraulik digunakan untuk mengoperasikan alat untuk mengangkat, mendorong, dan memindahkan material. Berbagai aplikasi sistem hidrolik di industri baru dimulai sejak 1950-an. Sejak saat itu, bentuk tenaga ini menjadi standar untuk pengoperasian peralatan industri. Saat ini sistem hidrolik memegang tempat yang sangat penting dalam teknologi otomasi modern. Ada banyak alasan. Beberapa di antaranya adalah bahwa sistem hidraulik serbaguna, efisien, dan sederhana untuk transmisi daya.

Transmisi daya adalah pekerjaan sistem hidrolik, karena mengubah daya dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Dalam sistem hidrolik, gaya yang diterapkan oleh fluida ditransmisikan ke mekanisme mekanis. Untuk memahami bagaimana sistem hidrolik beroperasi, perlu untuk memahami prinsip-prinsip hidrolika. Hidraulik adalah studi tentang cairan yang bergerak dan bertekanan dalam pipa dan silinder.



Ilmu hidrolika dapat dibagi menjadi dua cabang yaitu (i) hidrodinamika, dan (ii) hidrostatika. Hidrodinamika berurusan dengan cairan yang bergerak. Contoh aplikasi hidrodinamika adalah kincir air atau turbin; energi yang digunakan adalah energi yang dihasilkan oleh gerakan atau air dan konverter torsi. Hidrostatika berurusan dengan cairan di bawah tekanan. Contoh aplikasi hidrostatika adalah dongkrak hidrolik atau press hidrolik dan penggerak silinder hidrolik. Dalam perangkat hidrostatik, mendorong cairan yang terperangkap (terkurung) mentransfer daya. Jika zat cair bergerak atau mengalir dalam suatu sistem maka terjadi pergerakan dalam sistem tersebut. Sebagian besar peralatan berdasarkan hidrolika yang digunakan saat ini beroperasi secara hidrostatis.

Tiga teknologi yang paling umum digunakan dalam konteks teknologi kontrol untuk menghasilkan gaya, gerakan, dan sinyal adalah hidrolika, listrik, dan pneumatik. Keuntungan hidraulik dibandingkan teknologi lainnya diberikan di bawah ini.

Kerugian dari sistem hidrolik termasuk (i) pencemaran lingkungan oleh limbah minyak (bahaya kebakaran atau kecelakaan), (ii) kepekaan terhadap kotoran, (iii) bahaya dari tekanan yang berlebihan (saluran terputus), dan (iv) ketergantungan pada suhu (perubahan viskositas).

Ada perbedaan mendasar antara sistem hidrolik stasioner dan sistem hidrolik bergerak. Sementara sistem hidraulik bergerak bergerak di atas roda atau trek, sistem hidraulik stasioner tetap kokoh di satu posisi. Ciri khas sistem hidrolik bergerak adalah katup sering dioperasikan secara manual. Dalam kasus sistem hidrolik stasioner, katup solenoida biasanya digunakan.

Area aplikasi tipikal dari sistem hidrolik bergerak meliputi (i) peralatan konstruksi, (ii) tipper, ekskavator, platform pengangkat, (iii) perangkat pengangkat dan konveyor, dan (iv) peralatan penanganan material halaman. Area aplikasi utama dari sistem hidraulik stasioner adalah (i) mesin produksi dan perakitan dari semua jenis, (ii) jalur transfer, (iii) alat pengangkat dan pengangkut, (iv) rolling mill, (v) press, (vi) lift , dan (vii) mesin cetak injeksi dll. Peralatan mesin adalah area aplikasi yang umum.

Pada abad ketujuh belas, seorang ilmuwan Prancis bernama Blaise Pascal merumuskan hukum dasar yang menjadi dasar hidrolika. Hukum Pascal menyatakan bahwa 'tekanan yang diterapkan pada cairan terbatas ditransmisikan tanpa berkurang ke segala arah, dan bekerja dengan gaya yang sama pada semua area yang sama, dan tegak lurus ke area tersebut'. Prinsip ini juga dikenal sebagai hukum fluida terbatas. Pascal mendemonstrasikan penggunaan praktis dari hukumnya dan mendemonstrasikan bahwa menerapkan gaya input kecil terhadap area kecil dapat menghasilkan gaya yang besar dengan memperbesar area output. Tekanan ini bila diterapkan pada area keluaran yang lebih besar menghasilkan gaya yang lebih besar. Ini adalah metode mengalikan kekuatan.

Mengalikan gaya hanyalah salah satu keuntungan menggunakan cairan hidrolik untuk mentransmisikan daya. Selanjutnya gaya tidak harus ditransmisikan dalam garis lurus (linier). Gaya dapat ditransmisikan di sekitar sudut atau dengan cara non-linier lainnya saat diperkuat. Tenaga fluida benar-benar merupakan konsep transmisi daya yang fleksibel. Sebenarnya, tenaga fluida adalah transmisi daya dari sumber yang pada dasarnya stasioner dan berputar ke perangkat penguat gaya putar (melingkar) atau linier (garis lurus) yang diposisikan dari jarak jauh yang disebut aktuator. Tenaga fluida juga dapat dipandang sebagai bagian dari proses transformasi pengubahan sejenis energi potensial menjadi bentuk mekanis aktif (gaya dan daya linier atau putar). Setelah energi dasar diubah menjadi tenaga fluida, ada keuntungan lain seperti yang diberikan di bawah ini.

Cairan hidrolik

Fluida sistem hidrolik digunakan terutama untuk mentransmisikan dan mendistribusikan gaya ke berbagai unit yang akan digerakkan. Cairan dapat melakukan ini karena hampir tidak dapat dimampatkan. Air tidak cocok sebagai cairan hidrolik karena membeku pada suhu dingin dan mendidih pada 100 derajat C dan juga karena menyebabkan korosi dan karat dan memberikan sedikit pelumasan. Kebanyakan sistem hidrolik menggunakan oli (cairan hidrolik), karena tidak dapat dikompresi dan melumasi sistem. Banyak jenis cairan yang digunakan dalam sistem hidraulik karena berbagai alasan, bergantung pada tugas dan lingkungan kerja, tetapi semuanya melakukan fungsi dasar berikut.

Beberapa sifat dan karakteristik yang harus dipertimbangkan ketika memilih cairan sebagai cairan hidrolik yang memuaskan untuk sistem tertentu diberikan di bawah ini.

Untuk memastikan pengoperasian yang tepat dari sistem hidrolik dan untuk menghindari kerusakan pada komponen non-logam dari sistem hidrolik, cairan yang benar harus digunakan. Tiga kategori utama cairan hidrolik adalah (i) oli mineral, (ii) poli-alfa-olefin, dan (iii) ester fosfat.

Cairan hidraulik berbasis oli mineral digunakan di banyak sistem hidraulik, di mana bahaya kebakaran relatif rendah. Mereka diproses dari minyak bumi. Segel karet sintetis digunakan dengan cairan berbasis minyak bumi. Cairan hidrolik berbasis poli-alfa-olefin adalah cairan terhidrogenasi tahan api untuk mengatasi karakteristik mudah terbakar dari cairan hidrolik berbasis minyak mineral. Ini secara signifikan lebih tahan api, tetapi memiliki kelemahan viskositas tinggi pada suhu rendah. Penggunaan cairan ini umumnya terbatas pada – 40 derajat C. Cairan hidrolik berbasis ester fosfat sangat tahan api. Namun, mereka tidak tahan api dan dalam kondisi tertentu, mereka terbakar. Karena perbedaan komposisi, cairan berbasis minyak bumi dan ester fosfat tidak bercampur. Juga segel untuk salah satu cairan tidak dapat digunakan dengan atau toleran terhadap salah satu cairan lainnya.

Sistem hidraulik memerlukan penggunaan aksesori khusus yang kompatibel dengan cairan hidraulik. Segel, gasket, dan selang yang sesuai harus dirancang khusus untuk jenis cairan yang digunakan. Perawatan harus dilakukan untuk memastikan bahwa komponen yang dipasang di sistem kompatibel dengan cairan hidrolik.

Sistem hidrolik

Sistem hidrolik dapat berupa sistem pusat terbuka atau sistem pusat tertutup. Sistem pusat terbuka adalah sistem yang memiliki aliran fluida, tetapi tidak ada tekanan dalam sistem saat mekanisme penggerak tidak digunakan. Pompa mensirkulasikan cairan dari reservoir, melalui katup pemilih, dan kembali ke reservoir. Sistem pusat terbuka dapat menggunakan sejumlah subsistem, dengan katup pemilih untuk setiap subsistem. Katup pemilih dari sistem pusat terbuka selalu terhubung secara seri satu sama lain. Dalam pengaturan ini, garis tekanan sistem melewati setiap katup pemilih. Fluida selalu diperbolehkan lewat bebas melalui setiap katup pemilih dan kembali ke reservoir sampai salah satu katup pemilih diposisikan untuk mengoperasikan suatu mekanisme. Ketika salah satu katup pemilih diposisikan untuk mengoperasikan perangkat penggerak, cairan diarahkan dari pompa melalui salah satu jalur kerja ke penggerak. Dengan katup pemilih pada posisi ini, aliran fluida melalui katup ke reservoir tersumbat. Tekanan menumpuk di sistem untuk mengatasi hambatan dan menggerakkan piston silinder penggerak; cairan dari ujung aktuator yang berlawanan kembali ke katup pemilih dan mengalir kembali ke reservoir. Pengoperasian sistem setelah penggerak komponen bergantung pada jenis katup pemilih yang digunakan.

Dalam sistem pusat tertutup, fluida berada di bawah tekanan setiap kali pompa daya beroperasi. Ada sejumlah aktuator yang disusun secara paralel dan sejumlah aktuator beroperasi secara bersamaan, sedangkan beberapa aktuator lainnya tidak beroperasi. Sistem ini berbeda dengan sistem pusat terbuka di mana selektor atau katup kontrol arah disusun secara paralel dan tidak seri. Cara mengontrol tekanan pompa bervariasi dalam sistem pusat tertutup. Jika pompa pengiriman konstan digunakan, tekanan sistem diatur oleh pengatur tekanan. Relief valve bertindak sebagai perangkat pengaman cadangan jika regulator gagal. Jika pompa perpindahan variabel digunakan, tekanan sistem dikendalikan oleh kompensator mekanisme tekanan integral pompa. Kompensator secara otomatis memvariasikan output volume. Ketika tekanan mendekati tekanan sistem normal, kompensator mulai mengurangi aliran keluaran pompa. Pompa dikompensasikan sepenuhnya (mendekati aliran nol) ketika tekanan sistem normal tercapai. Ketika pompa dalam kondisi kompensasi penuh ini, mekanisme bypass internalnya menyediakan sirkulasi cairan melalui pompa untuk pendinginan dan pelumasan. Katup pelepas dipasang di sistem sebagai cadangan keamanan.

Keuntungan dari sistem pusat terbuka dibandingkan sistem pusat tertutup adalah bahwa tekanan terus menerus dari sistem dihilangkan. Karena tekanan dibangun secara bertahap setelah katup pemilih dipindahkan ke posisi operasi, ada sedikit kejutan dari lonjakan tekanan. Tindakan ini memberikan operasi mekanisme penggerak yang lebih lancar. Pengoperasiannya lebih lambat daripada sistem pusat tertutup, di mana tekanan tersedia saat katup pemilih diposisikan.

Komponen dasar sistem hidrolik

Terlepas dari fungsi dan desainnya, sistem hidrolik memiliki jumlah minimum komponen dasar selain sarana di mana fluida ditransmisikan. Sistem dasar terdiri dari pompa hidrolik, reservoir untuk cairan hidrolik, katup pengarah, katup periksa, katup pelepas tekanan, katup pemilih, aktuator, dan filter. Sistem hidrolik dasar ditunjukkan pada Gambar 1.

Gbr 1 Sistem hidrolik dasar

Reservoir hidrolik adalah wadah untuk menampung cairan yang dibutuhkan untuk memasok sistem, termasuk cadangan untuk menutupi kerugian dari kebocoran kecil dan penguapan. Reservoir biasanya dirancang untuk menyediakan ruang untuk ekspansi fluida, memungkinkan udara yang masuk ke dalam fluida untuk keluar, dan untuk membantu mendinginkan fluida. Reservoir hidrolik dibuang ke atmosfer atau ditutup ke atmosfer dan diberi tekanan. Fluida mengalir dari reservoir ke pompa, di mana ia dipaksa melalui sistem dan akhirnya kembali ke reservoir. Reservoir tidak hanya memasok kebutuhan operasi sistem, tetapi juga mengisi kembali cairan yang hilang melalui kebocoran. Selanjutnya, reservoir berfungsi sebagai bak pelimpah untuk kelebihan fluida yang dipaksa keluar dari sistem oleh ekspansi termal (peningkatan volume fluida yang disebabkan oleh perubahan suhu), akumulator, dan oleh perpindahan piston dan batang. Reservoir juga menyediakan tempat bagi fluida untuk membersihkan dirinya dari gelembung udara yang mungkin masuk ke dalam sistem. Benda asing yang diambil dalam sistem juga dapat dipisahkan dari fluida di reservoir atau saat mengalir melalui filter saluran. Reservoir ada yang bertekanan atau tidak bertekanan. Baffle dan/atau fin dipasang di sebagian besar reservoir untuk menjaga agar fluida di dalam reservoir tidak bergerak secara acak, seperti vortexing (berputar-putar) dan surging. Kondisi ini dapat menyebabkan cairan berbusa dan udara masuk ke pompa bersama dengan cairan tersebut.

Agar komponen hidrolik berfungsi dengan benar, cairan harus dijaga sebersih mungkin. Kontaminasi cairan hidrolik adalah salah satu penyebab umum masalah sistem hidrolik.

Benda asing dan partikel logam kecil dari keausan normal katup, pompa, dan komponen lain biasanya masuk ke sistem hidrolik. Saringan, filter, dan sumbat magnet digunakan untuk menghilangkan partikel asing dari cairan hidrolik dan efektif sebagai pelindung terhadap kontaminasi. Sumbat magnet, yang terletak di reservoir, digunakan untuk menghilangkan partikel besi atau baja dari fluida. Saringan adalah sistem penyaringan utama yang menghilangkan partikel besar benda asing dari cairan hidrolik. Meskipun tindakan penyaringannya tidak sebagus filter, saringan menawarkan lebih sedikit hambatan untuk mengalir. Saringan digunakan untuk memompa saluran masuk di mana penurunan tekanan harus dijaga agar tetap minimum. Filter menghilangkan partikel asing kecil dari cairan hidrolik dan paling efektif sebagai pelindung terhadap kontaminan. Filter ditempatkan di reservoir, saluran tekanan, saluran balik, atau di lokasi lain mana pun jika diperlukan. Mereka diklasifikasikan sebagai aliran penuh atau aliran proporsional. Katup pelepas bypass di dalam bodi memungkinkan cairan melewati elemen filter dan langsung melewati port outlet saat elemen tersumbat. Filter yang tidak memiliki katup pelepas bypass memiliki indikator kontaminasi. Indikator ini bekerja berdasarkan prinsip perbedaan tekanan fluida saat memasuki filter dan setelah meninggalkan elemen.

Akumulator seperti baterai penyimpanan listrik. Akumulator hidraulik menyimpan daya potensial, dalam hal ini cairan hidraulik di bawah tekanan untuk konversi di masa mendatang menjadi pekerjaan yang bermanfaat. Pekerjaan ini dapat mencakup pengoperasian silinder dan motor fluida, mempertahankan tekanan sistem yang diperlukan jika terjadi kegagalan pompa atau daya, dan mengkompensasi kehilangan tekanan karena kebocoran. Akumulator dapat digunakan sebagai dispenser cairan dan penghalang cairan dan dapat memberikan tindakan penyerap goncangan (bantalan). Akumulator dapat diisi pegas, jenis kantong atau jenis piston.

Pompa hidrolik mengubah energi mekanik dari penggerak utama (motor listrik) menjadi energi hidrolik (tekanan). Energi tekanan digunakan kemudian untuk mengoperasikan aktuator. Pompa mendorong cairan hidrolik dan menciptakan aliran. Unit motor pemompaan dan penggerak gabungan dikenal sebagai pompa hidrolik. Pompa hidrolik mengambil cairan hidrolik dari tangki penyimpanan dan mengirimkannya ke sirkuit hidrolik lainnya. Secara umum, kecepatan pompa konstan dan pompa mengalirkan volume cairan yang sama pada setiap putaran. Jumlah dan arah aliran fluida dikendalikan oleh beberapa mekanisme eksternal. Dalam beberapa kasus, pompa hidrolik itu sendiri dioperasikan oleh motor yang dikendalikan servo tetapi itu membuat sistem menjadi kompleks. Pompa hidraulik dicirikan oleh kapasitas laju aliran, konsumsi daya, kecepatan penggerak, tekanan yang diberikan di outlet, dan efisiensi pompa. Pompa tidak 100% efisien. Efisiensi pompa dapat ditentukan dengan dua cara. Salah satunya adalah efisiensi volumetrik yang merupakan rasio volume aktual cairan yang dikirim ke volume teoritis maksimum yang mungkin. Kedua adalah efisiensi daya yang merupakan perbandingan antara daya hidrolik keluaran dengan daya mekanis/listrik masukan. Efisiensi tipikal pompa bervariasi dari 90% hingga 98%. Pompa hidrolik umumnya terdiri dari dua jenis, yaitu (i) pompa sentrifugal, dan (ii) pompa reciprocating.

Aktuator hidrolik menerima energi tekanan dan mengubahnya menjadi gaya mekanik dan gerak. Aktuator dapat berbentuk linier atau berputar. Aktuator linier memberikan keluaran gaya dan gerak dalam garis lurus. Ini lebih sering disebut silinder tetapi juga disebut sebagai ram, motor bolak-balik, atau motor linier. Sebuah aktuator putar menghasilkan torsi dan gerakan berputar. Ini lebih sering disebut motor atau motor hidrolik.

Pengaturan tekanan adalah proses pengurangan tekanan sumber tinggi ke tekanan kerja yang lebih rendah yang sesuai untuk aplikasi. Ini adalah upaya untuk mempertahankan tekanan outlet dalam batas yang dapat diterima. Pengaturan tekanan dilakukan dengan menggunakan pengatur tekanan. Fungsi utama dari pengatur tekanan adalah untuk menyesuaikan aliran fluida dengan permintaan. Pada saat yang sama, regulator harus menjaga tekanan outlet dalam batas tertentu yang dapat diterima

Katup digunakan dalam sistem hidrolik untuk mengontrol pengoperasian aktuator. Katup mengatur tekanan dengan menciptakan kondisi tekanan khusus dan dengan mengontrol berapa banyak cairan yang akan mengalir di bagian sirkuit dan ke mana ia akan pergi. Tiga kategori katup hidrolik adalah kontrol tekanan, kontrol aliran (volume), dan kontrol arah. Beberapa katup memiliki banyak fungsi, menempatkannya ke dalam lebih dari satu kategori. Katup dinilai berdasarkan ukuran, kemampuan tekanan, dan penurunan/aliran tekanan.

Tiga jenis saluran pipa yang umum dalam sistem hidrolik adalah pipa, tabung, dan selang fleksibel, yang juga disebut sebagai saluran kaku, semi-kaku, dan fleksibel. Dua jenis tubing yang digunakan untuk saluran hidrolik adalah mulus dan dilas listrik. Keduanya cocok untuk sistem hidrolik. Mengetahui aliran, jenis fluida, kecepatan fluida dan tekanan sistem membantu menentukan jenis tubing yang perlu digunakan. Selang digunakan saat fleksibilitas diperlukan.

Alat kelengkapan digunakan untuk menghubungkan unit sistem hidrolik, termasuk bagian individu dari sistem peredaran darah. Berbagai jenis konektor tersedia untuk sistem hidrolik. Jenis yang akan digunakan tergantung pada jenis sistem peredaran darah (pipa, tubing, atau selang fleksibel), media fluida, dan tekanan operasi maksimum suatu sistem. Beberapa jenis konektor yang paling umum adalah konektor berulir, konektor melebar, sambungan selang fleksibel, dan alat kelengkapan yang dapat digunakan kembali.

Diagram sirkuit hidrolik

Diagram sirkuit hidrolik adalah gambar lengkap sirkuit hidrolik. Termasuk dalam diagram adalah deskripsi, urutan operasi, catatan, dan daftar komponen. Diagram yang akurat sangat penting bagi perancang, orang yang membuat mesin, dan orang yang memelihara sistem hidraulik. Ada empat jenis diagram sirkuit hidrolik. Mereka adalah blok, cutaway, bergambar, dan grafis. Diagram ini menunjukkan (i) komponen dan bagaimana mereka akan berinteraksi, (ii) bagaimana menghubungkan komponen dan (iii) bagaimana sistem bekerja dan apa yang dilakukan setiap komponen.

Diagram blok menunjukkan komponen dengan garis di antara blok, yang menunjukkan koneksi dan/atau interaksi. Diagram cutaway menunjukkan konstruksi internal komponen serta jalur aliran. Karena diagram menggunakan warna, corak, atau berbagai pola dalam garis dan lintasan, diagram dapat menunjukkan banyak kondisi aliran dan tekanan yang berbeda. Diagram bergambar menunjukkan pengaturan perpipaan sirkuit. Komponen terlihat secara eksternal dan biasanya dalam reproduksi dekat bentuk dan ukuran sebenarnya. Diagram grafis adalah sistem singkat dari industri dan biasanya lebih disukai untuk desain dan pemecahan masalah. Simbol geometris sederhana mewakili komponen dan kontrol serta koneksinya. Diagram grafis tipikal untuk sirkuit hidrolik ditunjukkan pada Gambar 2.

Gbr 2 Diagram grafis tipikal untuk sirkuit hidrolik



Proses manufaktur

  1. Dasar-dasar Perekat Anaerobik dan Threadlocker
  2. Hydraulic Institute and Pump Systems Matter menawarkan kursus baru
  3. Apa itu Fracking? Pro Dan Kontra
  4. Sistem Tertanam dan Integrasi Sistem
  5. Sistem SCADA dan industri 4.0
  6. Membangun Sistem Hidraulik
  7. Industri 4.0 dan Hidraulik
  8. Aktuator Hidrolik ke Listrik:Membahas Dasar-dasarnya
  9. Praktik Terbaik dan Kiat Perawatan untuk Hidraulik
  10. Lebih Dari Sekedar Dasar-Dasar Tentang Hidraulik