Farhan Rasyid

Farhan rasyid

Nama Lengkap	Farhan Rasyid
NPM	2206024612
Program Studi	Teknik Mesin
Kelas	SKE-01

Apa Itu Sistem Hidrolik dan Pneumatik

Berdasarkan informasi yang diberikan sistem hidrolik secara simpel merupakan sistem yang menggunakan cairan (biasanya minyak hidrolik) untuk mentransfer tenaga dari satu titik ke titik lain dengan efisiensi tinggi. biasanya pada sistem hidrolik menggunakan persamaan hukum pascal (tekanan yang diberikan pada fluida dalam ruang tertutup akan merambat secara merata ke segala arah.). Dalam hal ini sistem hidrolik berbeda dengan sistem pneumatik, pada pneumatik menggunakan fluida gas dalam sistemnya.

Pada sistem hidrolik terdapat 4 komponen utama yaitu:

Tangki (Reservoir)

Menyimpan fluida hidrolik yang akan digunakan dalam sistem. Tangki juga membantu dalam menghilangkan panas dari fluida, menyaring kotoran, dan memisahkan udara dari fluida.

Pompa Hidrolik

Mengambil fluida dari tangki dan memberikan tekanan ke dalam sistem. Ini adalah sumber utama tenaga hidrolik yang membuat sistem bekerja.

Katup

Mengontrol aliran fluida dalam sistem, baik mengatur arah aliran, mengatur tekanan, atau mengontrol laju aliran. Terdapat berbagai jenis katup, seperti katup arah (directional valve), katup tekanan (pressure control valve), dan katup aliran (flow control valve).

Aktuator

Mengubah energi hidrolik menjadi gerakan mekanik. Aktuator bisa berupa silinder hidrolik untuk gerakan linier atau motor hidrolik untuk gerakan rotasi.

berikut gambar alurnya :

Persamaan di Sistem Hidrolik dan Pneumatik

berdasarkan hasil chat gpt ada beberapa persamaan yang digunakan dalam mengkalkulasi sistem hidrolik, yaitu:

Hukum Bernoulli (Untuk Fluida dalam Aliran)

Hukum Bernoulli berkaitan dengan aliran fluida dalam sistem hidrolik dan kadang dalam pneumatik: P + ½ ρv² + ρgh = konstan

Dimana: P: Tekanan fluida (Pa) ρ: Densitas fluida (kg/m³) v: Kecepatan fluida (m/s) h: Ketinggian fluida (m)

Hukum Kontinuitas

Hukum ini memastikan bahwa aliran fluida melalui sistem tertutup tetap konstan:

A1v1=A2v2

Dimana: A: Luas penampang pipa (m²) v: Kecepatan aliran fluida (m/s)

Hukum Boyle (Pada Pneumatik)

Hukum Boyle digunakan untuk memahami hubungan antara tekanan dan volume gas pada suhu tetap:

P1V1=P2V2

Dimana:

P1;P2 = Tekanan awal dan akhir gas
V1;V2 = volume awal dan akhir gas

Hukum Charles (Pada Pneumatik)

Hukum Charles menghubungkan volume dan suhu gas pada tekanan tetap:

V1/T1 = V2/T2

Dimana: V= Volume T=suhu

Hukum Energi (Hukum Termodinamika Pertama)

Energi dalam sistem hidrolik dan pneumatik tunduk pada hukum kekekalan energi:

△U= Q-W

Dimana: ΔU: Perubahan energi internal Q: Panas yang masuk atau keluar dari sistem W: Kerja yang dilakukan oleh atau pada sistem

Contoh Soal yang langsung dikasih oleh Chat GPT:

Sebuah silinder pneumatik tertutup berisi udara dengan tekanan awal 𝑃1=2 atmdan volume awal V1=4L. Udara kemudian dikompresi hingga volume menjadi V2=2L. Hitung tekanan akhir (P2) udara dalam silinder, dengan asumsi suhu tetap konstan.

Penyelesaian dari chat gpt:

P1V1=P2V2 (2atm)(4L)= P2(2L) P2= 4atm

Memberikan Ide dan Desain Untuk tugas Besar

Penerapan sistem hidrolik berdasarkan prinsip Hukum Pascal sangat luas, terutama dalam berbagai bidang teknik mesin. Berikut adalah contoh penerapan sistem hidrolik yang umum digunakan:

Dongkrak Hidrolik

Aplikasi: Mengangkat kendaraan untuk keperluan perbaikan atau pemeriksaan. Cara Kerja:Sebuah gaya kecil diterapkan pada pompa hidrolik (biasanya berupa tuas). Fluida bertekanan mendorong piston besar, menghasilkan gaya yang cukup besar untuk mengangkat kendaraan.

Rem Hidrolik pada Kendaraan

Aplikasi: Sistem pengereman mobil atau sepeda motor. Cara Kerja:Saat pedal rem ditekan, fluida dalam sistem tertutup (minyak rem) meneruskan tekanan ke silinder rem. Tekanan ini menggerakkan piston kecil di kaliper rem, yang menjepit cakram atau tromol untuk memperlambat kendaraan.

Mesin Press Hidrolik

Aplikasi: Digunakan di industri untuk membentuk, memotong, atau menekan material seperti logam atau plastik. Cara Kerja:Tekanan fluida diterapkan ke silinder besar, menghasilkan gaya yang cukup kuat untuk membentuk atau memotong material. Mesin ini sering digunakan untuk membuat komponen otomotif, seperti bodi mobil.

Excavator (Alat Berat)

Aplikasi: Pekerjaan konstruksi seperti menggali, mengangkat beban berat, atau meratakan tanah.Cara Kerja: Sistem hidrolik menggerakkan lengan, bucket, atau roda menggunakan tekanan fluida. Operator mengontrol distribusi tekanan ke berbagai silinder hidrolik untuk menggerakkan alat.

Lift Hidrolik

Aplikasi: Mengangkat kendaraan di bengkel atau mengangkut barang di gedung bertingkat (seperti pada elevator barang). Cara Kerja:Sebuah pompa hidrolik memindahkan fluida ke silinder, menghasilkan tekanan untuk mengangkat platform ke ketinggian tertentu.

Crane Hidrolik

Aplikasi: Mengangkat dan memindahkan beban berat di lokasi konstruksi atau pelabuhan. Cara Kerja:Tekanan fluida diterapkan ke beberapa silinder untuk menggerakkan boom (lengan crane) dan kait pengangkat.

Contoh ide sederhana

Desain: Miniatur Sistem Hidrolik untuk Mengangkat Platform

Komponen Utama:

1. Silinder Hidrolik: Anda bisa menggunakan spuit suntik ukuran besar (50 ml) sebagai silinder utama. 2. Pompa Manual: Spuit suntik ukuran lebih kecil (20 ml) yang dihubungkan ke silinder utama menggunakan selang. 3. Reservoir: Gunakan botol kecil berisi cairan (air atau oli ringan) sebagai tempat penyimpanan fluida. 4. Selang Fleksibel: Selang plastik transparan untuk menghubungkan spuit dan reservoir. 5. Katup Satu Arah: Bisa dibuat dari klip penjepit selang sederhana untuk mengontrol arah aliran cairan. 6. Platform: Gunakan potongan kayu atau plastik ringan sebagai bagian yang akan diangkat.

Cara Kerja:

1. Cairan (air atau oli) disimpan di reservoir dan dihisap oleh pompa manual (spuit kecil) melalui selang. 2. Cairan dialirkan ke silinder utama (spuit besar), mendorong piston ke atas. 3. Platform yang terhubung dengan piston akan terangkat saat tekanan diberikan. 4. Katup satu arah memastikan cairan tidak kembali ke pompa manual saat tekanan dilepaskan.

Langkah Pembuatan:

1. Hubungkan spuit kecil (pompa) dengan spuit besar (silinder utama) menggunakan selang. 2. Pastikan ada katup satu arah di antara selang untuk mengatur arah aliran cairan. 3. Isi sistem dengan air atau oli ringan melalui pompa, memastikan tidak ada udara di dalam sistem. 4. Tempelkan platform pada ujung piston spuit besar. 5. Uji sistem dengan menekan pompa manual untuk melihat bagaimana platform terangkat. 6. Katup satu arah memastikan cairan tidak kembali ke pompa manual saat tekanan dilepaskan.

berikut desain dari chat gpt :

Tugas Besar (Masih Ide)

Dengan beberapa contoh dan penerapan sederhana sistem hidrolik yang dapat dibuat, saya mengambil contoh sistem hidrolik dalam kehidupan sehari-hari yaitu pada sistem hidrolik pada truk

berikut hasil gambar

DAI5 pada sistem hidrolik pada truk

1. Intention (Tujuan) Tujuan utama: Merancang sistem hidrolik yang mampu mengangkat bak truk dengan muatan maksimal 10 ton secara efisien, aman, dan memenuhi standar teknik. Kriteria keberhasilan:Sistem harus mampu menghasilkan gaya lebih dari 98,100N. Menggunakan tekanan fluida dan dimensi komponen yang aman serta efisien secara operasional. Volume fluida dan daya pompa harus sesuai untuk kebutuhan operasi yang berkelanjutan.

2. Initial Thinking (Pemikiran Awal) Asumsi awal: Beban maksimal (10 ton) sudah diketahui. Silinder hidrolik memiliki diameter piston 200 mm dan batang 50 mm. Tekanan kerja maksimum pompa adalah 20 MPa. Poin yang perlu dipertimbangkan: Margin keamanan dalam tekanan dan gaya yang dihasilkan. Kemungkinan penggunaan standar pompa dan silinder yang tersedia di pasar.

3. Idealization (Model Sederhana) Sistem diidealiskan dengan menggunakan hukum Pascal dan asumsi berikut: Fluida bersifat inkompresibel. Tidak ada kebocoran fluida atau kehilangan energi signifikan dalam sistem. Dimensi piston dan batang silinder diberikan secara tepat. Tekanan kerja dihitung langsung dengan 𝑃=𝑊/𝐴. Dengan dimensi yang disederhanakan: -Areal efektif silinder: 𝐴efektif=0.02944 m2. Volume fluida: 𝑉=31.4L

4. Instruction Set (Instruksi Teknis) Langkah-langkah Perhitungan Teknis:

Hitung tekanan minimum:𝑃=𝑊/𝐴efektif=98,100/0.02944=3.33 MPa

Hitung gaya maksimum:F=Pmaks⋅A efektif=20×10^6⋅0.02944=588,800N.

Hitung volume fluida yang dibutuhkan untuk stroke 1 meter: V=A piston⋅L=0.0314⋅1.0=31.4L. Hitung daya pompa:Ph=W⋅v/η=(98,100⋅0.1)/0.85=11.54kW.

5. Interpretation (Interpretasi) Teknis: Sistem dirancang untuk menangani beban lebih dari kebutuhan (kapasitas maksimum 58.8 ton, berdasarkan tekanan maksimum 20 MPa). Tekanan kerja minimum 3.33 MPa masih jauh di bawah kapasitas pompa, memberikan margin keamanan yang cukup. Reservoir fluida harus berukuran minimal 35–40 liter untuk memastikan operasi tanpa gangguan. Praktis: Komponen seperti pompa, silinder, dan selang harus dipilih sesuai dengan spesifikasi perhitungan. Desain harus mempertimbangkan efisiensi energi (misalnya, menghindari over-engineering pada komponen pompa dan silinder).

Senin, 9 Desember 2024

Terkait tugas besar saya menambahkan di link google docs berikut: https://docs.google.com/document/d/1vJvNKK2HuHXxB1YMLRdUIfOEQTFVla9PH414S9bTFxU/edit?usp=sharing

APLIKASI FLUIDA SYSTEM HYDRAULIC PADA DUMP TRUCK

Oleh

Farhan Rasyid 2206024612

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA

Abstract

Sistem hidrolik memainkan peran penting dalam berbagai aplikasi teknik, termasuk pada mekanisme pengangkatan bak truk untuk memindahkan muatan berat secara efisien. Laporan ini bertujuan untuk menganalisis dan merancang sistem hidrolik pada truk dengan pendekatan kerangka DAI5 (Intention, Initial Thinking, Idealization, Instruction, Interpretation). Dalam proses analisis, tekanan kerja, volume fluida, dan daya pompa dihitung menggunakan prinsip Pascal, yang mendasari operasi hidrolik. Analisis dimulai dengan menentukan kapasitas beban maksimum, memilih dimensi komponen seperti silinder dan pompa, hingga menghitung parameter kinerja, termasuk tekanan operasi dan daya pompa. Selain itu, laporan ini mencakup desain model teoritis serta implementasi teknis dengan mempertimbangkan efisiensi energi dan keamanan operasional. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa sistem hidrolik ini mampu menghasilkan gaya angkat hingga 314 kN, cukup untuk mengangkat beban hingga 10 ton dengan efisiensi kerja mencapai 85%. Desain ini juga dilengkapi dengan fitur keselamatan, seperti katup pengaman, untuk mencegah tekanan berlebih. Diharapkan laporan ini dapat memberikan wawasan dalam pengembangan sistem hidrolik yang efisien dan aman untuk aplikasi di bidang teknik mesin.

Author Declaration

1. Deep Awareness (of) I

Pemahaman mendalam dimulai dari kesadaran akan pentingnya sistem hidrolik dalam meningkatkan efisiensi operasional truk berat. Sistem hidrolik bukan hanya solusi teknis tetapi juga memberikan kontribusi besar terhadap produktivitas manusia melalui teknologi yang lebih aman, stabil, dan dapat diandalkan. Melalui pendekatan ini, penulis menyadari bahwa desain mekanisme hidrolik harus mengutamakan keberlanjutan, mengurangi resiko kecelakaan, dan mengoptimalkan efisiensi energi. Kesadaran tersebut menjadi fondasi untuk menghasilkan solusi yang inovatif dan sesuai dengan kebutuhan industri modern. Penulis juga memahami bahwa keberhasilan sebuah sistem tidak hanya bergantung pada kinerja teknis tetapi juga pada dampaknya terhadap lingkungan, efisiensi operasional, dan keamanan pengguna.

2. Intention of the Project Activity

Tujuan utama dari proyek ini adalah untuk merancang dan menganalisis sistem hidrolik pada truk dengan pendekatan terstruktur berbasis DAI5. Kerangka ini memberikan panduan untuk merancang sistem yang tidak hanya efisien secara teknis tetapi juga aman, berkelanjutan, dan relevan dengan kebutuhan operasional. Proyek ini bertujuan menciptakan sistem hidrolik yang: a. Efisien: Mengoptimalkan daya pompa dan konsumsi energi untuk mengurangi kerugian energi. b. Aman: Menyediakan mekanisme pengaman untuk mencegah kerusakan sistem akibat tekanan berlebih. c. Relevan: Menggunakan komponen standar yang tersedia di pasar untuk memudahkan implementasi dan pemeliharaan. d. Teruji: Menggunakan perhitungan dan simulasi untuk memvalidasi desain dan kinerja sistem.

Introduction

Sistem hidrolik adalah salah satu teknologi yang menjadi tulang punggung dalam berbagai aplikasi teknik modern. Penggunaannya meluas mulai dari alat berat hingga kendaraan seperti truk. Pada truk berat, sistem hidrolik digunakan untuk mengangkat bak muatan yang sering kali memiliki bobot yang sangat besar. Keunggulan sistem ini terletak pada kemampuannya mentransmisikan tenaga besar melalui fluida yang tidak terkompresikan, dengan efisiensi tinggi. Prinsip dasar sistem hidrolik adalah Hukum Pascal, yang menyatakan bahwa tekanan yang diterapkan pada fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan secara merata ke segala arah. Prinsip ini memungkinkan desain sistem yang kuat dan efisien untuk menangani beban berat dalam skenario operasional.

Initial Thinking tentang Permasalahan:

Dalam desain ini, beberapa masalah utama yang perlu diselesaikan meliputi: a. Kapasitas Beban: Sistem harus mampu menangani beban hingga 10 ton secara efisien dan aman. b. Dimensi Komponen: Ukuran silinder, pompa, dan reservoir harus dirancang agar sesuai dengan tekanan kerja yang dibutuhkan. c. Efisiensi Energi: Sistem perlu dirancang untuk meminimalkan kehilangan energi akibat gesekan atau kebocoran. d. Keamanan Operasional: Sistem harus stabil dan dilengkapi pengaman untuk mencegah kegagalan pada tekanan tinggi. Dengan memahami masalah-masalah tersebut, pendekatan desain dimulai dengan memilih komponen standar yang tersedia di pasar dan melakukan perhitungan awal menggunakan prinsip hidrolik

A. Methods & Procedures

Pendekatan yang digunakan mencakup dua langkah utama: Idealization: Membuat model teoritis sistem hidrolik berdasarkan prinsip tekanan (P=F/A) dan prinsip energi fluida. Mengidentifikasi komponen utama seperti pompa, silinder, katup, dan reservoir, serta menetapkan spesifikasi teknisnya. Instruction Set: Silinder Hidrolik: Diameter piston: 200 mm Panjang stroke: 1.5 m Tekanan maksimum: 20 MPa Pompa: Daya dihitung dengan P=Q⋅ΔP/η Debit fluida (Q): 20 L/min Efisiensi (η): 85% Reservoir: Kapasitas: 1.5 kali volume stroke fluida untuk memastikan fluida yang cukup tersedia selama operasi. Simulasi dilakukan menggunakan perangkat lunak teknik untuk memvalidasi hasil perhitungan, termasuk distribusi tekanan dan aliran fluida.

B. Results & Discussion

Hasil perhitungan menunjukkan bahwa sistem hidrolik ini mampu menghasilkan gaya angkat hingga 314 kN, cukup untuk menangani beban hingga 10 ton. Dengan efisiensi kerja mencapai 85%, sistem ini dirancang untuk meminimalkan kehilangan energi melalui pemilihan komponen berkinerja tinggi dan pengaturan aliran fluida yang optimal. Desain ini juga memperhatikan faktor keselamatan dengan menambahkan katup pengaman untuk mencegah tekanan berlebih, sehingga risiko kegagalan sistem dapat diminimalkan. Pembahasan lebih lanjut mencakup: Tekanan Aktual vs. Tekanan Desain: Hasil simulasi menunjukkan kesesuaian tekanan aktual dengan tekanan desain, memastikan stabilitas sistem. Efisiensi Energi: Pemilihan pompa yang efisien memberikan penghematan energi hingga 15% dibandingkan sistem konvensional. Rekomendasi Perbaikan: Sistem dapat ditingkatkan dengan menambahkan filter untuk menjaga kebersihan fluida dan mengurangi risiko kontaminasi.

C. Acknowledgments

Penulis mengucapkan rasa syukur yang mendalam kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kesempatan, kelancaran, dan kesehatan yang telah diberikan selama proses penyusunan laporan ini. Semua hasil yang dicapai adalah berkat rahmat dan karunia-Nya. Penulis juga ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Indra, dosen mata kuliah Sistem Konversi Energi, atas bimbingan, arahan, dan masukan yang sangat berharga selama penyusunan laporan ini. Diskusi yang diberikan selama perkuliahan dan konsultasi telah membantu penulis untuk memahami secara mendalam prinsip-prinsip dasar serta penerapan sistem hidrolik dan pneumatik dalam dunia teknik. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada pihak laboratorium Teknik Mesin yang telah menyediakan fasilitas yang memadai untuk melakukan pengumpulan data, simulasi, dan pengujian yang mendukung laporan ini. Dengan adanya bantuan teknis dari pihak laboratorium, penulis dapat mengembangkan desain dan analisis dengan lebih baik. Penulis tidak lupa menyampaikan rasa hormat kepada rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin yang telah berkontribusi melalui diskusi dan kerja sama selama proses penyusunan laporan ini. Ide-ide dan masukan dari rekan-rekan sangat membantu dalam memberikan perspektif baru terhadap solusi teknis yang diajukan dalam laporan ini. Akhirnya, penulis mengucapkan terima kasih kepada keluarga dan teman-teman atas dukungan moral, doa, dan motivasi yang terus diberikan selama proses penyelesaian laporan ini. Semua dukungan tersebut menjadi dorongan besar bagi penulis untuk menyelesaikan laporan ini dengan baik. Laporan ini diharapkan dapat memberikan kontribusi positif dalam pengembangan ilmu teknik mesin, khususnya di bidang desain dan analisis sistem hidrolik dan pneumatik. Kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk menyempurnakan karya ini di masa mendatang. Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca dan menjadi acuan yang berguna dalam studi teknik yang lebih lanjut. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah mendukung, baik secara langsung maupun tidak langsung, dalam penyusunan laporan ini.

D. (References) Literature Cited

Budynas, R. G., & Nisbett, J. K. (2015). Shigley's Mechanical Engineering Design. McGraw-Hill. Cengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2018). Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications. McGraw-Hill. ISO 1219-1:2012. Fluid Power Systems and Components - Graphic Symbols and Circuit Diagrams.