Motor Hidrolik

Motor hidrolik adalah sebuah aktuator mekanik yang mengkonversi aliran dan tekanan hidrolik menjadi torsi atau tenaga putaran. Alat ini menjadi satu bagian dari sebuah sistem hidrolik selain silinder hidrolik. Motor hidrolik berkebalikan fungsi dengan pompa hidrolik. Jika pompa hidrolik berfungsi untuk menghasilkan tekanan dan aliran tertentu pada suatu sistem hidrolik, maka motor hidrolik bertugas mengkonversi kembali tekanan hidrolik menjadi tenaga putar. Motor hidrolik dapat berkerja pada dua arah putaran motor sesuai dengan kebutuhan penggunaan.
Untuk lebih jelas memahami proses kerjanya, labih baik kita bahas pada masing-masing jenis motor hidrolik:
1. Hydraulic Gear Motor

Prinsip Kerja Hydraulic Gear Motor

Motor hidrolik ini menggunakan dua buah roda gigi yang berputar di dalam casing. Satu roda gigi sebagai driven gear dan lainnya berupa idler gear. Poros dari driven gear berhubungan dengan alat yang digerakkan. Dan poros dari idler gear hanya mengikuti berputar saja. Fluida hidrolik bertekanan masuk melalui sisi inlet, mengalir ke masing-masing sisi roda gigi dan menggerakkannya, sehingga timbul torsi yang digunakan oleh proses selanjutnya.
2. Hydraulic Vane Motor

Prinsip Kerja Hydraulic Vane Motor

Motor hidrolik jenis ini menggunakan sebuah roda dengan beberapa vane/plat yang terpasang. Vane ini dapat bergerak menyesuaikan perubahan posisinya yang kontak dengan casing motor. Fluida hidrolik masuk ke sisi inlet dan menimbulkan perbedaan tekanan antara sisi inlet dan outlet sehingga memutar rotor dan menghasilkan torsi.
3. Gerotor Hydraulic Motor

Prinsip Kerja Gerotor Hydraulic Motor

Motor hidrolik jenis ini terdiri atas dua rotor di dalam casing motor. Yang satu berupa roda gigi yang berputar di dalam roda gigi yang lain. Keduanya memiliki sumbu putar yang tidak pada satu titik. Fluida hidrolik bertekanan masuk melalui sisi inlet, memutar kedua roda gigi sehingga tercipta perbedaan tekanan dan menciptakan putaran pada sumbu roda gigi driven.
4. Axial Plunger Hydraulic Motor

Axial Plunger Hydraulic Motor

Motor hidrolik jenis ini menggunakan beberapa buah piston yang terpasang secara aksial mengelilingi poros motor. Pada ujung yang satu terdapat plat yang miring sehingga membuat piston memiliki ruang yang bervariasi pada saat berputar. Fluida hidrolik masuk melalui sisi inlet yang berada pada piston dengan volume ruangan kecil, dan tekanan pada fluida serta plat miring pada motor menghasilkan energi putar pada poros.
5. Radial Piston Hydraulic Motor

Radial Piston Hydraulic Motor

Motor hidrolik tipe ini menghasilkan torsi besar. Tersusun atas beberapa piston yang terpasang secara radial (tegak lurus terhadap sumbu putar) dan didesain memiliki ruang piston yang bervariasi saat berputar. Motor hidrolik jenis ini selain menghasilkan torsi yang besar, juga menghasilkan power besar, dan torsi yang relatif konstan.

Cara Kerja Mesin Diesel 4 Tak

Pembakaran pada motor diesel terjadi karena bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam selinder terbakar dengan sendirinya akibat tingginya suhu udara kompresi dalam ruang bakar. Untuk membantu pemahaman tentang prinsip kerja motor diesel penggerak generator listrik (4 tak), perhatikan dan pahami gambar siklus kerja motor diesel 4 tak dan diagram kerja katup motor diesel 4 tak berikut ini :

Siklus Kerja Motor Diesel 4 Tak

Gambar 3 Digram Kerja Katup Motor Diesel 4 Tak

Prinsip kerja motor diesel dapat dipahami dengan mempelajari urutan langkah kerja dalam menghasilkan satu usaha untuk memutar poros engkol. Urutan langkah kerjanya sebagai berikut :
a). Langkah Hisap.Piston (torak) bergerak dari TMA ke TMB, katup masuk membuka dan katup buang tertutup. Udara murni terhisap masuk ke dalam selinder diakibatkan oleh dua hal. Pertama, karena kevakuman ruang selinder akibat semakin memperbesar volume karena gerakan torak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB), dan kedua, karena katup masuk (hisap) yang terbuka.
Gambar 3 (diagram kerja katup motor diesel 4 tak), tanda panah putih melambangkan derajad pembukaan katup hisap. Katup hisap ternyata mulai membuka beberapa derajat sebelum torak (piston) mencapai TMA (dalam contoh : 100 sebelum TMA) dan menutup kembali beberapa derajad setelah TMB (dalam contoh : 490 setelah TMB).
b). Langkah Kompresi.Poros engkol berputar, kedua katup tertutup rapat, piston (torak) bergerak dari TMB ke TMA. Udara murni yang terhisap ke dalam selinder saat langkah hisap, dikompresi hingga tekanan dan suhunya naik mencapai 35 atm dengan temperatur 500-8000C (pada perbandingan kompresi 20 : 1).
Gambar 3 menunjukkan katup hisap baru menutup kembali setelah beberapa derajad setelah TMB (dalam contoh : 490 setelah TMB). Dengan kata lain, langkah kompresi efektif baru terjadi setelah katup masuk (hisap) benar-benar tertutup.
c). Langkah Usaha (pembakaran).Poros engkol terus berputar, beberapa derajad sebelum torak mencapai TMA, injector (penyemprot bahan bakar) menginjeksikan bahan bakar ke ruang bakar (di atas torak / piston). Bahan bakar yang diinjeksikan dengan tekanan tinggi (150-300 atm) akan membentuk partikel-partikel kecil (kabut) yang akan menguap dan terbakar dengan cepat karena adanya temperatur ruang bakar yang tinggi (500-8000C). Pembakaran maksimal tidak terjadi langsung saat bahan bakar diinjeksikan, tetapi mengalami keterlambatan pembakaran (ignition delay). Dengan demikian meskipun saat injeksi terjadi sebelum TMA tetapi tekanan maksimum pembakaran tetap terjadi setelah TMA akibat adanya keterlambatan pembakaran (ignition delay). Proses pembakaran ini akan menghasilkan tekanan balik kepada piston (torak) sehingga piston akan terodorong ke bawah beberapa saat setelah mencapai TMA sehingga bergerak dari TMA ke TMB.
Gaya akibat tekanan pembakaran yang mendorong piston ke bawah diteruskan oleh batang piston (torak) untuk memutar poros engkol. Poros engkol inilah yang berfungsi sebagai pengubah gerak naik turun torak menjadi gerak putar yang menghasilkan tenaga putar pada motor diesel.
d). Langkah PembuanganKatup buang terbuka dan piston bergerak dari TMB ke TMA. Karena adanya gaya kelembamam yang dimiliki oleh roda gaya (fly wheel) yang seporos dengan poros engkol, maka saat langkah usaha berakhir, poros engkol tetap berputar. Hal tersebut menyebabkan torak bergerak dari TMB ke TMA. Karena katup buang terbuka, maka gas sisa pembakaran terdorong keluar oleh gerakan torak dari TMB ke TMA. Setelah langkah ini berakhir, langkah kerja motor diesel 4 langkah (4 tak) akan kembali lagi ke langkah hisap. Proses yang berulang-ulang tersebut diatas disebut dengan siklus diesel. Untuk lebih jelasnya perhatikan Gambar 2 (siklus kerja motor diesel 4 tak) dan Gambar 3 (diagram kerja katup motor diesel 4 tak).

Mekanisme Katup pada motor diesel 4 tak

Gambar 4 Skema Mekanisme Katup Motor Diesel 4 Tak

Gambar 5 Skema Mekanisme Katup Motor Diesel 4 Tak

Mekanisme katup pada motor diesel generator 4 tak berfungsi untuk mengatur pemasukan udara murni dan pengeluaran gas sisa pembakaran dengan cara membuka dan menutup kedua katup. Mekanisme katup pada motor diesel 4 tak terdiri dari : poros bubungan (camshaft), pengungkit (tappet), batang pendorong (pushrod), tuas penekan katup (rocker arm) dan katup beserta pegas pengembalinya.
Cara kerja mekanisme katup yaitu : saat motor bekerja roda gigi poros engkol berputar menggerakkan roda gigi bubungan sehingga poros bubungan juga ikut berputar. Karena permukaan poros bubungan berbentuk eksentris (lonjong) maka pengungkit (tappet) yang berhubungan dengannya cenderung bergerak naik turun sesuai dengan bentuk permukaan poros bubungan yang menggerakkannya. Gerak naik turun tappet tersebut diteruskan oleh batang pendorong (push-rod) ke tuas penekan katup (rocker-arm) sehingga menekan (katup terbuka) dan membebaskan katup (katup tertutup) secara bergantian mengikuti putaran poros bubungan yang lonjong (eksentrik).

Komponen SIstem Hidraulik

1. Pompa Hidrolik
 
Pompa hidrolik berfungsi untuk mensupply fluida hidrolik pada tekanan tertentu kepada sistem hidrolik. Pompa ini digerakkan oleh motor listrik atau sebuah mesin yang dihubungkan dengan sebuah sistem kopling. Sistem kopling yang digunakan dapat berupa belt, roda gigi, atau juga sistem flexible elastomeric.
Pompa hidrolik ada beberapa tipe yang digunakan, yaitu:

• Gear pump: bersifat murah, memiliki ketahanan yang lama (awet), sederhana pengoperasiannya. Tetapi kelemahannya adalah memiliki efisiensi yang rendah, karena sifat pompa yang ber-displacement tetap, dan lebih cocok untuk digunakan pada tekanan di bawah 20 MPa (3000 psi).
• Vane pump: murah dan sederhana, biaya perawatan yang rendah, dan baik untuk menghasilkan aliran tinggi dengan tekanan yang rendah.
• Axial piston pump.
  Satu jenis pompa hidrolik yang menarik adalah axial piston pump. Pompa ini dapat berjenis swashplate atau juga checkball. Jenis pompa ini didesain untuk dapat belerja pada displacement yang bervariasi, sehingga dapat menghasilkan aliran dan tekanan fluida hidrolik yang bervariasi sesuai dengan kebutuhan. Jenis yang paling banyak digunakan adalah swashplate pump. Pompa ini dapat kita ubah sudut swashplate-nya untuk menghasilkan langkah piston yang bervariasi tiap putaran. Jika sudut semakina besar, akan menghasilkan debit aliran yang besar dengan besar tekanan yang lebih kecil, dan begitu pula sebaliknya. 

 

• Radial Piston Pump: digunakan untuk menghasilkan tekanan fluida hidrolik yang tinggi dengan debit aliran yang rendah. 

• 
  

Pompa piston memang memiliki harga yang lebih mahal jika dibandingkan dengan pompa gear atau vane. Akan tetapi pada pengoperasian tekanan tinggi memiliki ketahanan yang jauh lebih lama jika dibandingkan jenis pompa yang lain.
2. Valve Kontrol
Valve kontrol pada sebuah sistem hidrolik, selain berfungsi untuk mengatur besar tekanan yang digunakan, juga berfungsi untuk mengatur arah aliran dari fluida hidrolik. Arah aliran yang dimaksud adalah berhubungan dengan sistem aktuator. Arah gerakan yang diinginkan pada aktuator dikontrol oleh arah aliran dari fluida hidrolik, arah aliran inilah yang diatur oleh valve kontrol. Valve kontrol yang berfungsi untuk mengatur arah aliran biasa disebut dengan solenoid valve, sedangkan yang untuk mengatur besar tekanan biasa disebut pressure regulating valve.
Dan berikut adalah beberapa macam valve kontrol yang biasa dipergunakan:

• Pressure Relief Valves
  Valve ini berfungsi untuk membuang fluida hidrolik ke tangki penyimpan fluida, apabila tekanan fluida lebih tinggi daripada nilai yang ditentukan. 

Simbol dan Skema Pressure Relief Valves

• Pressure Regulating Valves
  Valve ini berfungsi untuk mengatur besar tekanan fluida hidrolik agar stabil di nilai tertentu.
Simbol dan Skema Pressure Regulating Valve


• Sequence Valve: berfungsi untuk mengatur sekuen pada sirkuit hidrolik, seperti contohnya pada saat menggunakan beberapa silinder hidrolik, yaitu untuk memastikan satu silinder hidrolik telah maju penuh sebelum silinder lainnya mulai maju.
Simbol dan Skema Sequence Valve


• Check Valve: berfungsi untuk mengatur arah aliran fluida hidrolik agar searah dan tidak ada aliran yang terbalik




• Pilot Valve
  Valve ini sebagai kontrol sistem hidrolik. Digunakan untuk mengatur output aktuator sesuai dengan yang diinginkan.

3. Aktuator
Pada artikel sebelumnya telah saya jelaskan dua jenis aktuator pada sistem hidrolik yaitu silinder hidrolik dan motor hidrolik. Namun selain dua itu ada aktuator jenis lain yakni:

• Sistem Transmisi Hidrostatik: yaitu suatu sistem transmisi tenaga putaran yang menggunakan sistem hidrolik. Prinsip dari sistem ini adalah menggunakan pompa hidrolik pada sisi penggerak dan motor hidrolik pada sisi yang digerakkan.
• Sistem Pengereman
• Swashplate: yang biasa digunakan pada motor hidrolik untuk menghasilkan akurasi output tekanan yang tinggi.

4. Reservoir
Sebagai tempat penyimpanan fluida hidrolik untuk mengakumulasi perubahan volume fluida pada saat sistem bekerja. Pada tangki hidrolik juga didesain adanta suatu sistem untuk memisahkan udara dari fluida hidrolik, karena adanya udara di dalam fluida dapat mengganggu kerja sistem.
5. Akumulator
Alat ini berfungsi sebagai penyimpan energi tekanan pada fluida hidrolik dengan menggunakan gas. Alat ini termasuk alat tambahan yang tidak semua sistem hidrolik menggunakannya. Tujuan penyimpanan energi tekanan tersebut adalah untuk menstabilkan tekanan fluida apabila terjadi penurunan tekanan tiba-tiba yang sesaat, agar tidak mengganggu aktuator yang sedang bekerja.
6. Fluida Hidrolik
Fluida yang digunakan pada sistem hidrolik biasanya berbahan dasar minyak bumi dengan tambahan zat-zat aditif. Spesifikasi penggunaannya berdasarkan kebutuhan yang diinginkan, misalnya ketahanan terhadap api jika digunakan pada industri dengan lingkungan yang panas, atau juga pada industri makanan digunakan fluida yang food grade (biasanya minyak tumbuhan) atau juga air. Fluida hidrolik selain sebagai fluida kerja, ia juga berfungsi sebagai pelumas pada komponen-komponen sistem hidrolik.
7. Filter
Komponen ini berfungsi untuk mengumpulkan kotoran (biasanya berupa metal) pada fluida hidrolik, agar kotoran-kotoran tersebut tidak ikut bersirkulasi. Komponen ini sangat pentomg karena kotoran metal selalu diproduksi pada setiap sistem hidrolik. Biasanya filter diposisikan pada sisi suction pompa hidrolik. Namun kebersihan filter ini harus tetap terjaga, karena apabila terlalu kotor dan menyebabkan aliran fluida terhambat, dapat menyebabkan kavitasi pada pompa hidrolik yang sangat berbahaya apabila itu terjadi.
8. Pipa Aliran
Pipa yang digunakan untuk aliran fluida hidrolik dapat berupa pipa standard, tube, atau juga berupa hose. Tube berdiameter sampai dengan 100mm, diproduksi oleh pabrik secara memanjang tanpa sambungan. Digunakan untuk tekanan hidrolik tinggi yang presisi.
Sedangkan pada pipa standard, biasanya digunakan pada operasional tekanan rendah. Dapat menggunakan sambungan, biasanya berupa sambungan las.
Untuk hose dalam Bahasa Indonesia dikenal dengan selang. Namun selang yang dapat beroperasi pada tekanan yang tinggi, dan biasanya juga pada temperatur yang tinggi.