bab ii pneumatic baru
DESCRIPTION
pneumatikTRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
BAB II
DASAR TEORI
2.1 PNEUMATIK
2.1.1 Konsep Dasar Pneumatik
Pneumatik merupakan salah satu jenis dari fluid power yang berguna untuk
menternsmisikan daya. Sistem pneumatik menggunakan udara bertekanan untuk
mentansmisikan dan mengontrol daya. Udara digunakan sebagai fluida keja karena mudah
didapat dan aman apabila terjadi kebocoran pada system pneumatik.
Prinsip kerja pneumatik adalah bekerja dengan memanfaatkan udara yang dimampatkan
(Compressed Air). Dalam hal ini, udara yang dimampatka akan didistribusikan kepada
sistem yang ada sehingga kapasitas sistem terpenuhi. Untuk menghasilkan udara yang
dimampatkan, maka diperlukan Kompresor untuk memadatkan udara sampai pada tekanan
kerja yang diinginkan. Perlengkapan pneumatik disuplai udara bertekanan dengan melalui
pipa saluran dari tempat kompresor.
2.1.2 Komponen – Komponen Pneumatik
Untuk melaksanakan praktikum pneumatik diperlukan peralatan atau komponen
komponen yang mendukung. Adapun peralatan atau komponen – komponen tersebut
antara lain :
a. Kompresor udara
b. Alat pengukur tekanan
c. Pengatur tekanan udara (pressure regulator)
d. Pipa atau selang saluran udara
e. Katup control
f. Pistonsilinder
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 3
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
2.1.2.1 Kompresor Udara
Alat ini mengubah energi listrik menjadi energi yang tersimpan dalam bentuk udara
bertekanan. Fungsi alat ini adalah untuk memasok udara bertekanan yang dibutuhkan oleh
sistem pneumatik.
Pada percobaan jenis ini komponen yang digunakan adalah kompresor torak
resiprok. Kompresor jenis ini dapat digunakan pada kondisi bertekanan rendah, bertekanan
menengah, serta dapat pula digunakan pada tekanan yang tinggi. Batas kemampuan dari
kompresor jenis ini adalah diantara 100 kpa (1 bar/14,5 psi) sampai dengan beberapa ribu
kpa (bar/psi).
Prinsip kerja kompresor jenis ini hamper sama dengan motor bakar, hanya
perbedaannya pada zat yang diprosesnya. Pemasukan gas diatur oleh katup masuk yang
dihisap oleh torak, pada saat dihisap katup – katup masuk terbuka dan katup buang tertutup
dan pada waktu menekan sebaliknya, dengan demikian seterusnya sampai mencapai
tekanan yang diinginkan.
Gambar 2.1 Kompresor Torak Resiprok
2.1.2.2 Alat Ukur Tekanan
Alat ini berfungsi untuk mengukur tekanan udara sebelum masi ke unit pemeliharaan
udara. Alat ini digunakan memonitoring dan alas an keamanan. Biasanya pengatur tekanan
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 4
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
dipasang atau dilengkapi dengan sebuah penduga (penukar tekanan yang menunjukkan
besarnya udara kempaan yang mengalir sesudah melalui pengatur tekanan/tekanan
sekunder).
Udara mengalir masuk ke pengatur tekanan melalui lubang saluran P. Tekanan dalam
pipa Bourdon (2) menyebabkan pipa memanjang. Tekanan lebih besar, mengakibatkan
belokan radius lebih besar. Pergerakan perpanjangan pipa diubah ke jarum jam penunjuk
(6) melalui tuas penghubung (3), tembereng gigi penggerak (4) dan roda gigi yang
digerakkan (5). Tekanan pada saluran masuk dapat terbaca pada skala (7).
Gambar 2.2 pengukur tekanan
2.1.2.3 Pengatur Tekanan Udara (Regulator)
Tekanan yang keluar dari kompresor masih mempunyai tekanan tinggi, dan ini lebih
tinggi dari pada tekanan yang terdapat pada bagian – bagian control atau bagian kerjanya.
Untuk mengatur tekanan udara yang didistribusikan kebagian control dan kerja digunakan
regulator (pengatur tekanan).biasanya alat ini dipasang secara bersatu dengan penyaring
udara. Setelah udara keluar dari saringan kemudian masuk pada regulator untuk diatur
tekanannya sampai pada batas tekanan yang diinginkan.
Jadi tujuan dari pada regulator adalah untuk menjaga tekanan operasi (tekanan
sekunder) sebenarnya tanpa melihat perubahan tekanan dalam ssaluran (tekanan primer)
dan pemakain udara.
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 5
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
Gambar 2.3. Alat Pengukur Tekanan Udara (Regulator)
Udara kempaan mengalir kedalam pengatur tekanan dan bertindak atsa diaphragma (1).
Paegas (2), yang memberikan gaya tekan dapat diperbesar atau diperkecil dengan memakai
baut penyetel (3), bekerja menurut sisi - sisi lain permukaan diaphragma (1).
Apabila udara bertekanan dipakai pada saluran keluar (tekanan sekunder), gaya tekan
bekerja menurut diaphragm (1) mengecil. Dengan demikian pegas tekan (2) dapat
mendorong tangki katup (4) keatas. Udara bertekanan dapat mengalir melalui penampang
lintang yang tertutup keluar dari pengatur tekanan.
Jika tekanan sekunder (tekanan kerja) naik sampai harga yang distel, misalnya akibat
gaya dari luar pada perlengkapan atau penyetelan yang rendah dari pegas penekan (2),
pembebanan yang lebih besar pada diaphragma menyebabkan pegas (2) terdorong
kebawah. Oleh karena itu batang katub (4) melepas dudukan katup (6), dan bertekanan
dapat keluar bebas melalui lubang saluran (7). Udara bertekanan akan terus menerus keluar
sampai tekanan yang distetel sebelumnya sudah tercapai kembali. Lubang saluran tidak
boleh ditutup, karena akan berakibat peralatan dalamnya tidak berfungsi.
2.1.2.4 Selang / Pipa Saluran Udara
Komponen ini berfungsi sebagai saluran libang antara komponen yang melewatkan
udara bertekanan. Untuk meningkatkan rasionalisai dan optimasi serta otomatisasi
pembuatan alat – alat atau perlengkapan kebutuhan udara dalam industry terus – menerus
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 6
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
cenderung meningkat. Setiap mesin dan pemakaian membutuhkan volume udara tertentu,
dan ini disediakan oleh udara dari kompresor melalui sistem pipa. Oleh karena itu garis
tengah pipa harus dipilih sesuai dengan penurunan tekanan antara penampung dari
pemakai melebihi 10 kpa (0,1 bar/1.45 psi).
Ada beberapa jenis pipa yang biasanya digunakan antara lain :
1. Pipa metallik
a. Carbon Steel Pipe.
b. Stainless Steel Pipe.
c. Seamless Copper Pipe.
d. Seamless Aluminium Pipe.
e. Various Metallic Pipe Coated With Resin.
Pipa metal umumnya dipakai untuk pipa – pipa di pabrik dan bagian static dari
peralatan besar.baja yang paling banyak dipakai karena mempunyai ketahanan dan
kekuatan panas yang cukup.
2. Non Metallic Pipa
a. Nylon tube.
b. Polyturethane tube.
c. Polyethylene tube.
d. Vinyl tube.
e. Teflon tube.
f. Rubbert hose for air.
Pipa plastik mempunyai daya kerja dan ketahanan korosi yang tinggi, dan cukup murah
harganya. Pipa polyurethane lebih fleksibel daripada pipa nylon dan mempunyai
fleksibilitas yang lebih tinggi, maka dari itu banyak dipakai di bagian dimana diperlukan
piping halus, bagian bergerak dll. Resin yang dipakai untuk pipa polyurethane secara kasar
dapat dibagi menjadi tipe ester yang mempunyai ketahanan tinggi terhadap oksidasi dan
larutan, dan tipe ester yang mempunyai ketahanan tinggi terhadap hydrolysis dan mikro
organisme.
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 7
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
2.1.2.5 Katup
System control pneumatik terdiri dari komponen – komponen sinyal dan bagian kerja.
Komponen – komponen sinyal dan control mempergunakan rangkaian atau urut – urutan
operasi dari bagian kerja, dan disebut katup.
Penggunaan katup dalam system pneumatic yaitu untuk mengontrol tekanan, kecepatan
aliran dan untuk mengatur arah aliran udara dalam sirkuit pneumatic.
Menurut fungsinya, katup dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Pressure Control Valve (Katup Pengontrol Tekanan)
2. Directional Control Valve (Katup Control Arah)
3. Flow Control Valve (Katup Pengontrol Aliran)
1. Pressure Regulating Valve (Regulator)
Katup pengatur tekanan ini telah diuraikan diatas, yang penting dari unit ini adalah
untuk menjaga tekanan yang stabil walaupun dengan tekanan masukan yang berubah –
ubah. Tekanan masukan harus lebih besar daripada tekanan keluaran yang diinginkan.
2. Pressure Limiting Valve
Katup ini terutama dipakai sebagai katup pengaman (katup tekanan lebih). Katup ini
mencegah terlampauinya tekanan maksimal yang ditolelir dalam system. Apabila nilai
tekanan maksimal tercapai pada lubang masukan, maka lubang keluaran pada katup akan
terbuka sampai katup ditutup oleh gaya pegas di dalalm setelah mencapai tekanan kerja
yang diinginkan.
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 8
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
Gambar 2.4 Pressure Limiting Valve
Prinsip pada katup ini adalah sama seperti pada katup pembatas tekanan. Jika
tekanannya melebihi penetelan pada pegas, katup membeku. Udara mengalir dari P ke A.
saluran keluar A terbuka seandainya penyetelan tekanan sudah diberikan pada saluran
pemandu Z. gulungan pemandu membuka lintasan P ke A. katup ini dipasang pada
control pneumatic apabila tekanan khusus dipenuhi untuk merubah operasi (tekanan
tergantung control). Sinyal hanya diteruskan sesudah tekanan operasi yang diperlukan
sudah tercapai.
Gambar 2.5 Sequence Valve
2.1.2.6 Directional Control Valve
Directional Control Valve ini dipakai dalam system control pneumatik dan berfungsi
untuk mengubah arah aliran udara atau menghentikan aliran, sehingga mengontrol kinerja
silinder.
Klasifikasi directional control valve
Ada beberapa macam jenis directional control valve yang diklarifikasikan menjadi :
1. Menurut kontruksi valve utama
2. Menurut system operasi valve
1. Menurut kontruksi valve utama
Klasifikasi ini dilihat berdasarkan dari type atau jenis dari katup yang berada
pada valve, yaitu :
a. Directional control valve tipe poppet
Dari kontruksinya, katup poppet dapat dikatagorikan seperti berikut:
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 9
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
• Katup dudukan bola (ball seat valve)
• Katup dudukan cakra (disc seat valve)
Pada katup poppet sambungan (saluran) dibuka atau ditutup dengan memakai bola,
cakra, plat atau kerucut.
Tipe poppet biasanya terbuat dari karet sintesis atau packing resin menutup langsung
seat metal valve dengan mengangkat tutup dari seat valve. Selain pemakaian bahan lastis
untuk valve atau seat valve, poppet ditekan dengan mantap pada seat valve oleh tekanan
udara untuk memperkuat efek sealingnya. Valve ini terbuka lebar dengan stroke pendek
saja karena kontruksinya, dan ini menguntungkan sekali untuk operasi cepat. Bahan elastik
ini juga memberikan sealing yang ketat yang dapat mencegah masuknya kotoran – kotoran
dari luar. Dudukan katup mempunyai beberapa bagian dudukan yang menjadi sasaran
pemakaian, dan karenanya katup tersebut mempunyai umur pelayanan yang panjang.
Katup jenis ini tidak peka terhadap kotoran, tetapi kuat.
b. Directional Control Valve Tipe Slide
Directional control valve ini mengubah saluran udara dengan sliding dipermukaan
datar. Permukaannya harus datar karena permukaan slide berfungsi sebagai seal.
Resistance friction (gesekan) juga harus kecil untuk menjalankan valve denganmulus,
maka itu pelumas diperlukan untuk permukaan slide. Ada beberapa valve kecil yang
menggunakan bahan resin sintesis untuk bagian valbe untuk memperbaiki efek sealing.
Valve ini mempunyai kelebihan dimana ia dapat dibuat dengan ukuran kompak (kecil)
dibandingkan dengan flow ratenya. Sebaliknya plat slide menerima tekanan udara
langsung pada arah berlawanan dari seal, sehingga ia perlu ditekan dengan gaya yang lebih
besar dari tekanan udara yang menyebabkan pertambahan gesekan dan gaya operasi.
Karena tandensi ini bertambah dengan bertambahnya ukuran valve tipe ini tidak dipakai
secara luas.
2. Berdasarkan system operasi valve
Beberapa jenis system operasi katup control arah, antara lain :
a. Solenoid – valve
Valve yang digerakkan solenoid (magnet). Valve ini dibuka dan ditutup dengan
gaya tarik solenoid (magnet). Valve jenis ini digunakan dalam alat control otomatis
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 10
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
dengan system electric pneumatik. Solenoid valve digunakan secara luas untuk
otomatisasi mesin industry.
Menurut jumlah solenoid yang dipakai katup, terdapat tipe :
- Single solenoid valve (katup solenoid tunggal)
- Double solenoid valve (katup solenoid ganda)
Tipe single solenoid mempunyai satu elektro magnet seperti pada gambar
dibawah dan dengan daya tarik magnet valve digfanti posisinya (change over).
kemudian dengan mematikan listrik (Demagnetizing) valve kembali kekedudukan
semula dengan gaya sring atau tekanan udara.
Gambar 2.6 katup 3/2 selenoid tunggal
Ketika solenoid diubah keposisi on, plunyer (armature) tertarik keatas melawan
gaya pegas. Ini menyebabkan sambungan P dan A terhubung bersama. ujung
belakang (cakra punggung) daripada pluyur menutup saluran keluar R. apabila
solenoid diubah pada posisi off, pegas mendorong plunyer diatas dudukan katup
bawah dan menutup saluran P ke A. saluran kerja A dapat membuang melalui R.
katup ini adalah jenis katup saling melengkapi, dan ia memerlukan waktu
perubahan sangat singkat.
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 11
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
Gambar 2.7 katup 5/2 Selenoid Tunggal
Simbol katup dengan menggunakan single solenoid (solenoid tunggal) adalah
sebagai berikut.
Gambar 2.8 Simbol Single Solenoid Valve
Tipe double solenoid valve mempunyai dua elektro magnet, seperti pada
gambar, dan dibagi menjadi tipe continuous magnetizing (dimagnet terus
menerus) ynag mempertahankan pengganti valve diposisinya dengan memagnet
selenoid A atau B terus menerus, dan tipe magnetisasi sekejap (instantaneous
magnetizing) yang mempertahankan penggantian posisi valve dengan memagnet
salah satu solenoid dan mematikan magnetnya setelah itu.
Gambar 2.9 Katup Solenoid Ganda 5/2 way
Symbol katup dengan menggunakan double solenoid (solenoid ganda) adalah
seperti gambar dibawah :
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 12
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
Gambar 2.10 Simbol Double Solenoid Valve
b. Mechanical valve
Valve ini melakukan penggatian dengan gerakan mekanikal dari camp.
Pemakaiannya sama seperti micro switch dan limit switch dalam peralatan listrik.
Perubahan katup dibuat dalam tahap – tahap berikut : Pertama, penutup saluran
A ke R, kemudian pembukaan saluran P ke A. kembali keposisi semula dapat
berlangsung ketika tuas rol dilepas. Ini akan menutup saluran tekanan ke diafragma
dan saluran pembuang. Pegas yang terpasang mengembalikan kumparan pemandu
katup utama ke posisi awalnya.
c. Manual valve
Valve ini dibuka dan ditutup secara manual. Cara kerja dari valve ini adalah
udara dapat berubah dengan jalan manual tergantung dari operator, seperti berupa
pedal (pijakan kaki), tuas dan tombol tekan.
Gambar 2.11 Katup Manual dengan system tekan
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 13
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
2.1.2.7 Flow Control Valve
Flow Control Valve digunakan untuk control speed sebuah silinder atau sebuah
actuator dengan menyetel flow udara.
Umumnya dipakai sebuah trootle valve atau kombinasi trootle valve degan check valve
(speed control valve).
1. Trootle Valve
Pada throttle valve (katup cekik), pencekiksn bias diatur dan penempatannya dua
arah bias dikunci pada posisi yang diinginkan. Karena sifat udara yang kompresibble,
karakteristik gerakan berfariasi dengan beban dan tekanan udara, sehingga katup
pengontrol aliran digunakan untuk control kecepatan silinder dengan berfariasi.
Prinsip pengoperasian katup ini adalah dengan menyetel sekerup pada pengaturan
alirannya,maka didapatkan luas penampang lubang laluannya disetel membesar atau
mengecil. Sehinggga folume udara yang melewatipun akan terpengaruhi.
Gambar 2.12 Throttle Valve
2. Speed Control Valve
Speed Control Valve adalah gabungan dari Throttle Valve dan Check Valve yang
disusun secara parallel. Katup ini juga disebut one way Flow Control Valve.
Dengan katup jenis ini, aliran udara dicekik hanya pada satu arah. Sebuah katup
satu arah menutup aliran udara dan udara bisa mengalir hanya melalui penampang yang
telah diatur. Pada arah yang berlawanan udara dapat mengalir secara bebas melalui
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 14
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
katup satu arah yang terbuka. Katup ini digunakan untuk pengaturan kecepatan
actuator. Dan jika memungkinkan harus dipasang langsung pada silinder.
Gambar 2.13 Speed Control Valve (One Way Flow Control Valve)
Apabila udara mengalir, check valve terbuka dan udara dengan sendirinya akan
mengalir baik melalui throttle valve maupun check valve. Flow seperti ini dinamakan
free flow.
Apabila udara mengalir dengan arah yang terbalik, maka check valve otomatis akan
tertutup dan aliran udara hanya melalui throttle valve.
Umumnya speed control valve diletakan diantara directional control valve dengan
actuator (silinder). Dipakai dengan dua cara yaitu tipe meter out dan meter in.
Dalam tipe meter out, udara masuk dengan free flow tanpa ada halangan apapun
sehingga tekanan udara dalam silinder naik segera.
Udara exhaust dari silinder dikontrol oleh throotle valve sehingga speed dikontrol
dengan stabil.
Sebaliknya dalam tipe meter in, udara masuk yang dikontrol sehingga tekanan
dalam silinder naik perlahan – lahan, dan udara exhaust dikeluarkan secara free low ke
atmosfir.
Maka dari itu piston tidak bergerak dengan kecepatan konstan karena gesekan
internal dalam silinder dan sifat kompresibilitas udaraa, dll. Jika piston bergerak
sedikit, kemudian ia naik lagi wktu tekanan didalam naik. Akhirnya terjadi apa yang
dinamakan jogging (tersendat – sendat).Oleh karena itu, tipe meter out lah yang sering
dipakai pada umumnya
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 15
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
3. Non – return valve
Non – Return Valve (katup non balik) adalah peralatan pneumatic yang berfungsi
untuk menyetop aliran udara dalam satu arah dan memberikan aliran pada arah lawannya.
Tekanan pada sisi aliran membebani bagian yang menutup dan dengan demikian
meningkatkan daya perapatan katup.
Katup – katup masuk katagori katup non balik ini adalah sebagai berikut :
1. Check Valve (katup pengecek)
2. Two Pressure Valve (katup dua tekan)
3. Shuttle Valve (katup bola)
4. Quick Exhaust Valve (katup buang cepat)
1. Check Valve
Katup pengecek dapat menutup aliran pada satu arah secara sempurna. Dan pada
arah yang berlawanan, udara mengalir dengan kerugian tekanan seminimal mungkin.
Untuk menutup satu arah aliran dapat dilakukan dengan kerucut,bola, plat atau
diafragma.
Gambar 2.14 Check Valve
2. Two Control Valve
Katup dua tekanan mempunyaidua saluran masuk X dan Y satu saluran keluar A.
udara kempaan dapat mengalir melaluinya jika sinyal masukan ke X dan Y alirannya
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 16
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
akan tertutup. Jika sinyal masuk tidak diberikan secara serempak pada kedua sisi
masukannya, sinyal yang terakhir diberikan melalui saluran keluar. Katup ini juga
dikenal sebagai katup fungsi logika AND.
Gambar 2.15. Dual Pressure Valve
3. Shuttle Valve
Katup ini juga disebut katup fungsi logika OR. Katup ini mempunyai dua saluran
masukan dan satu saluran keluaran. Jika udara bertekanan bertekanan diberikan pada
salah satu saluran masukan, maka dudukan seal katup menutup saluran masukann yang
lain sehingga sinyal dilewatkan ke saluran keluaran. Ketika arah aliran udara dibalik,
katup terhubung ke saluran pembuangan. Kedudukan seal tetap dalam posisi
sebelumnya.
Gambar 2.16 Shuttle Valve
4. Quick Exhaust Valve
Quick Exhaust Valve dipasang antara silinder dan directional control valve untuk
mempertahankan exhaust besar dibandingkan supply udara dengan mengeluarkan
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 17
LAPORAN PRAKTIKUM
PNEUMATIK
udara exhaust dari silinder secara langsung, tanpa melalui directional control valve
supaya dapat menjalankan silinder dengan kecepatan tinggi.
Katup buang cepat ini digunakan untuk meningkatkan kecepatan piston silinder.
Waktu balik yang lama bias dipersingkat. Katup ini mempunyai sambungansuplai
tekanan (p), sebuah saluran keluaran (A) dan saluran pembuangan (R). prinsip
pengoperasiannya adalah membolehkan batang silinder untuk keluar atau masuk
hamper pada kecepatan maksimumnya, dengan mengurangi tahanan aliran udara
pembuangan selama silinder bergerak.
Jika udara bertekanan masuk ke saluran P, cakra penutup menutup celah
pembuengan R. sehingga dengan demikian udara mengalir kesaluran A. apabila udara
dihilangkan pada P, udara masuk dari saluran A menggerakkan cakra meunutup
melawan saluran P dan menutupnya. Udara pembuangan dapat mengalir bebas ke
atmosfir.
Gambar 2.17 quick exhaust valve
Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 18