Download - sistem hidraulik
BAB 3
PETROCHEMICAL ENGINEERING DEPARTMENT POLITEKNIK KUCHING SARAWAK
SISTEM HIDRAULIK (HYDRAULIC SYSTEM) OBJEKTIF :
MENERANGKAN OPERASI PAM DALAM SISTEM HIDRAULIK.
MENERANGKAN SIMBOL-SIMBOL ASAS UNTUK KOMPONEN HIDRAULIK DALAM SISTEM KAWALAN.
MENGENALPASTI JENIS-JENIS INJAP YANG DIGUNAKAN.
MENERANGKAN KOMPONEN UTAMA DALAM SISTEM KAWALAN HIDRAULIK.
MENERANGKAN LITAR KAWALAN HIDRAULIK TERMASUK PENGGUNAANNYA.
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 69
Pengenalan
Sistem hidraulik banyak digunakan di dalam industri automobil seperti sistem stering
kuasa ataupun sistem brek, satelit dan sebagainya. Sistem ini menggunakan cecair sebagai
media penghantaran kuasa. Bendalir yang biasa digunakan adalah minyak yang tidak boleh
dimampatkan dan berfungsi sebagai bahan pelicin. Sistem hidraulik adalah tahan lasak dan
bertindak pantas.
Prinsip Hidraulik (Hydraulic Principle)
Prinsip hidraulik mengaplikasikan hukum pascal yang menyatakan tenaga boleh dipindahkan
melalui cecair.
Rajah 3.1 : Hukum Pascal
Fungsi-Fungsi Bendalir Hidraulik
Selain bendalir ini dijadikan sebagai penghantar kuasa dalam sistem hidraulik. Ia juga
memberikan fungsi-fungsi seperti berikut:
i. Melicinkan bahagian-bahagian yang bergerak.
ii. Menyendal kelegaan antara bahagian-bahagian yang bertemu.
iii. Melenyapkan haba.
3.1
3.3
3.2
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 70
Sifat- sifat Bendalir Hidraulik
Fungsi utama bendalir hidraulik ialah untuk menghantar tenaga dari satu tempat ke tempat
yang lain. Bendalir yang digunakan dalam sistem hidraulik adalah dari jenis minyak galian dan
bendalir ini adalah tahan api dan tidak boleh mampat. Bagaimanapun kita perlu mengetahui
sifat-sifat penting bendalir.
i. Kelikatan dan indeks kelikatan.
Kelikatan adalah rintangan terhadap pengaliran disebabkan oleh bendalir. Kelikatan
diukur dengan menggunakan meter likat yang dapat mengukur masa yang diambil bagi
suatu isipadu bendalir yang mengalir mengikut piawai pada suhu tertentu.
Indeks kelikatan ialah ukuran bandingan perubahan kelikatan minyak terhadap
perubahan suhu. Minyak mempunyai indeks kelikatan rendah menunjukkan perubahan
kelikatan apabila berlaku perubahan suhu. Minyak yang mempunyai indeks kelikatan
yang tinggi maka ia mempunyai kelikatan yang tinggi. Perubahan suhu terhadap minyak
tersebut tidak akan mengubah kelikatannya.
ii. Pelinciran
Mampu menghalang sentuhan logam ke logam antara bahagian yang bergerak.
Pengurangan pelinciran menghasilkan kerosakan terhadap permukaan semasa
pergerakan berlaku. Ia mesti tahan api (fire resistance), bersesuaian dengan bahan-
bahan sistem dan juga mempunyai keupayaan pemindahan haba yang baik.
iii. Kestabilan kimia
iv. Ketumpatan yang rendah.
v. Tahan
vi. Tidak beracun
vii. Sukar menjadi wap.
viii. Murah
3.4
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 71
Komponen Asas Sistem Hidraulik dan Simbol
Sistem hidraulik mempunyai kesamaan seperti sistem pneumatik. Perbezaannya sistem
hidraulik mempunyai sistem suapbalik cecair dan ia menggunakan pam. Rajah 3.1
menunjukkan komponen asas bagi suatu sistem hidraulik.
Rajah 3.2 : Komponen asas sistem hidraulik
Pam (Pump)
Pam hidraulik digunakan untuk memindahkan minyak hidraulik ke dalam sistem. Terdapat dua
kumpulan utama bagi iaitu pam anjakan positif (hidrostatic) dan pam dinamik(hidrodynamic).
i. Pam anjakan tidak positif (hidrodynamic)
Contoh pam dari jenis ini adalah pam jenis jejari(radial) dan paksi(axial). Pam
jenis ini menghasilkan aliran berterusan yang sekata sementara aliran
bendalir akan berkurangan apabila rintangan litar bertambah.
3.5.1
3.5
Directional
control valve
Relief valve
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 72
ii. Pam anjakan positif (hidrostatic)
Pam jenis ini menganjakkan kuantiti cecair yang telah ditetapkan pada
setiap pusingan aci pam sebagai keluarannya. Pam anjakan positif ini boleh
dikelaskan mengikut pergerakan dalamannya. Terdapat 3 jenis pam yang
digunakan seperti berikut:
a. Pam Gear (Gear Pump)
b. Pam Bilah (Vane Pump)
c. Pam Piston (Piston Pump)
Pam Gear (Gear Pump)
Kerap digunakan di dalam sistem hidraulik untuk mengepam bendalir kerana harga murah dan
binaannya mudah.
i. Pam Gear Jenis Luaran
Merujuk kepada rajah 3.3, minyak masuk melalui liang masukan dan terperangkap
antara gigi-gigi gear yang berputar dan perumah (housing) dan kemudian dibawa keluar
melalui liang keluaran. Semasa gear berputar ia akan memerangkap semula udara dan
akan membentuk kedap (seal). Kedap ini berfungsi sebagai penutup dan akan
menghalang minyak masuk semula ke liang masukan. Minyak hanya boleh keluar di
liang keluaran sahaja.
Rajah 3.3: Pam gear jenis luaran
3.5.1.1
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 73
ii. Pam Gear Jenis Dalaman
Pam gear dalaman menggunakan dua gear dengan gear taji terletak di dalam sebuah
gear yang lebih besar. kedua-dua gear dipisahkan pada satu bahagian oleh pemisah
yang berbentuk bulan sabit dan pada bahagian lagi gigi kedua-dua gear adalah berjejari.
Rajah 3.4: Pam gear jenis dalaman
Pam Bilah (Vane Pump)
Rajah 3.5: Pam Bilah
3.5.1.2
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 74
Prinsip kendalian:
Semasa rotor berputar, daya putaran ini menyebabkan terkeluar daripada lubang alurnya (slot vane). Bilah-bilah tersebut akan sentiasa bersentuhan dengan selongsong (casing). Apabila saiz kebuk (ruang udara) ini membesar, maka akan terdapat ruang atau alur masuk pada pam. Ini akan menarik bendalir masuk ke dalam pam. Bendalir ini di bawa ke ruang atau alur keluar apabila rotor terus menerus berputar. Maka bendalir yang dihasilkan bertekanan tinggi.
Pam Piston (Piston Pump)
Pam piston adalah lebih kompleks dan mahal. Digunakan dengan meluas untuk sistem yang
memerlukan kelajuan serta tekanan yang tinggi.Terdapat dua jenis:
i. Pam Piston Paksi (Axial Piston Pump)
ii. Pam Piston Jejari (Radial Piston Pump)
Pam Piston Paksi (Radial Piston Pump)
Rajah 3.6 : Pam Piston Paksi
Piston-piston pam jenis ini biasanya diletakkan selari dengan penggerak aci. Apabila aci
berputar maka piring putaran akan juga berputar, ini menyebabkan piston-piston bergerak.
Bendalir memasuki ke dalam pam mengikut injap sehala 1 atau 2. Ini akan menyebabkan piston
bergerak ke dalam. Cecair di dalam piston pula akan tertolak keluar oleh tolakan piring putaran.
Injap sehala memastikan cecair yang masuk dan keluar mengikuti satu arah sahaja.
3.5.1.3
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 75
Pam Piston Jejari (Radial Piston Pump)
Rajah 3.7: Pam Piston Jejari
Prinsip kendalian:
Apabila blok silinder berpusing, cecair akan memasuki ruang kosong piston, dimana pada
ketika ini cecair disedut masuk dan sebahagian cecair lain yang telah berada di dalam ruang
piston akan tertolak keluar, kelajuan dan tekanan bendalir adalah bergantung kepada kelajuan
dan bilangan piston bekerja. Pergerakan piston pula bergantung kepada putaran blok silinder.
Injap Hidraulik (Hydraulic Valve)
Injap hidraulik berfungsi sebagai pengatur arah aliran bendalir dari bekalan kepada penggerak.
Terdapat 3 jenis injap yang utama :
i. Injap piston (Spool valve/Piston valve).
ii. Injap pengepak muncung (Flapper nozzle valve)
iii. Injap jenis paip jet (Jet pipe valve).
3.5.2
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 76
Injap omboh Injap ini terbahagi kepada dua jenis:
i. Jenis pusat terbuka : Bendalir akan mengalir terus menerus dari pam balik ke tangki
apabila berada pada kedudukan neutral.
ii. Jenis pusat tertutup: Pengaliran bendalir akan disekat dari pam pada kedudukan
neutral. Antara injap jenis tersebut adalah seperti berikut:
a. Injap berarah 2/2- hala
b. Injap berarah 3/2- hala
c. Injap berarah 4/2- hala
d. Injap berarah 5/2- hala
Injap berarah 2/2-hala
Rajah 3.8 : Injap berarah 2/2-hala
Rajah 3.9: Injap berarah 2/2-hala bekerja
Injap ini terdiri daripada perumah (housing) , piston (Sliding spool), spring dan kedap (Seals)
Rajah 3.8 menunjukkan prinsip kendalian injap omboh. Bila tuil ditekan, arah aliran adalah
dari P ke A. Bila tuil dilepaskan maka spring akan menolak omboh ke kedudukan asal (neutral).
tuil
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 77
Injap berarah 3/2-hala
Merujuk rajah 3.10 dan 3.11, ia menunjukkan prinsip kendaliannya. Bila tuil ditekan, arah
aliran adalah dari P ke A dan bila tuil dilepaskan maka spring akan menolak omboh ke
kedudukan asal (normal). Pada kedudukan normal liang A bersambung ke liang T, Sementara
liang P ditutup, injap ini digunakan untuk mengawal silinder satu tindakan.
Rajah 3.10 : Injap berarah 3/2-hala
Rajah 3.11: Injap berarah 3/2-hala bekerja
Injap Pengepak Muncung (Flapper Nozzle Valve)
Banyak digunakan dalam sistem hidraulik. Ia bekerja berasaskan perubahan jarak diantara
pengepak dan muncung. Apabila pengepak mendekati muncung, tekanan keluaran akan
bersamaan tekanan bekalan dan apabila pengepak menjauhi muncung, tekanan keluaran akan
kurang. Ia digunakan sebagai pra-penguat untuk injap omboh.
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 78
Rajah 3.12: Mekanisma dalam injap pengepak muncung
Injap Paip Jet (Jet Pipe Valve)
Rajah 3.13: Injap Paip Jet
Rajah 3.14: Pengendalian muncung paip jet
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 79
Pengerak Hidraulik (Hydraulic Actuator)
Pengerak hidraulik berfungsi menukarkan tenaga hidraulik kepada tenaga mekanikal. Ia
terbahagi kepada dua jenis seperti berikut:
a. Penggerak Linear
i. Silinder satu tindakan
ii. Silinder dua tindakan
b. Penggerak Berputar : motor hidraulik.
Motor berfungsi apabila dimana bendalir menolak motor dan menghasilkan daya kilas
serta gerakan berputar yang berterusan.
Rajah 3.15: Silinder satu tindakan
3.5.3
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 80
Rajah 3.16: Silinder dua tindakan
Rajah 3.17: Operasi asas motor hidraulik
Penggunaan Sistem Hidraulik
Sistem hidraulik biasanya digunakan dalam kesemua kenderaan tanpanya kenderaan tidak
selamat dipandu. Rajah 3.18 dan 3.19 menunjukkan penggunaan sistem hidraulik pada trak dan
litar kawalan system hidraulik.
3.6
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 81
Rajah 3.18: Penggunaan sistem hidraulik pada trak
Rajah 3.19 : Litar kawalan sistem hidraulik
G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK
GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 82