BAB 1

1 . KOMPONEN SISTEM PNEUMATIK

Pneu perkataan Greek bermaksud angin, matik merujuk kepada kuasa.Sistem pneumatik ditafsirkan sebagai

sistem yang digerakkan oleh kuasa angin.

Menggunakan udara termampat sebagai media pemindahan kuasa. Udara termampat adalah udara sekeliling

yang telah dimampatkan dengan menggunakan pemampat udara kendalian motor elektrik.

Banyak digunakan dalam industri pemasangan komponen elektronik, mesin memproses makanan, alat

pneumatik seperti mesin gerudi, motor udara dan lain-lain. Sebagai contoh, sistem pneumatik juga digunakan

oleh bas pada sistem pintu automatiknya dan juga pada bahagian brek.

Gambarajah 1.1 : Blok komponen Sistem Pneumatik

Pemampat Udara - Mengumpulkan udara dan memampatkannya dari tekanan udara kasa ketekanan

tertentu.Contohnya Pemampat Putaran dan Pemampat salingan.

Penerima Udara - Menyimpan udara yang telah dimampat dan dikeringkan sebelum dihantar ke sistem.

Penerima udara juga dikenali sebagai tabung udara. Ia juga boleh mengawal tekanan angin yang terdapat di

dalamnya.

Pengering Udara - Mengeringkan udara yang telah dimampatkan daripada wap air sebelum udara dihantar ke

sistem untuk mengelakkan komponen pneumatik dari berkarat.Contohnya Pengeringan Serapan dan

Pengeringan Jerapan.

Unit Servis - Tterdiri dari tiga komponen iaitu pengatur tekanan, tolok tekanan dan pelincir. Ianya berfungsi

untuk mengawal tekanan dan melincirkan udara sebelum dihantar ke sistem.

Injap Kawalan Arah - Berfungsi untuk mengawal arah gerakan penggerak.

Penggerak - Berfungsi untuk melakukan kerja sebagaimana yang telah dikehendaki. Terdapat pelbagai jenis

penggerak seperti rod keluar masuk, putaran dan nyalaan.

Pemampat

Udara Penerima Pengering Unit

Servis

Injap

Kawalan Penggerak

2 . KEBAIKAN SISTEM PNEUMATIK

a) Mudah disalurkan untuk jarak yang jauh dan mudah disimpan.

b) Udara tidak tertakluk kepada suhu dan tidak mudah terbakar.

c) Dapat menyediakan cara yang berkesan untuk pendaraban daya, mudah diselaraskan dan tiada masalah

beban.

d) Udara dapat menyediakan kebolehlenturan dalam kawalan mesin

e) Dapat memberikan sambutan yang cepat untuk memulakan dan memberhentikan kawalan.

f) Udara tidak memerlukan aliran balik.

g) Udara adalah bersih, kebocorannya tidak akan mencemarkan persekitaran.

h) Isipadu udara rendah, jadi pergerakannya lebih laju berbanding dengan minyak hidraulik.

i) Komponen sistem pneumatik mudah dibina jika dibandingkan dengan sistem lain.

3 . KEBURUKAN SISTEM PNEUMATIK

a) Udara termampat memerlukan persediaan sistem yang teliti.

b) Udara yang terkeluar dari proses pemampatan mengeluarkan bunyi yang bising.

c) Walaupun kos penyenggaraannya rendah tetapi kos penyediaannya tinggi

d) Keperluan dayanya terhad, hanya dari 20 kN – 30 kN.

e) Kebolehmampatan tidak dapat menghasilkan kelajuan piston yang malar dan seragam.

f) Untuk menjadi sumber kuasa, udara termampat boleh dikatakan mahal.

g) Ianya menggunakan banyak paip.

4 . SIMBOL-SIMBOL PIAWAI BAGI KOMPONEN PNEUMATIK

KOMPONEN KETERANGAN SIMBOL

Pemampat pneumatik

Sesaran tetap

Silinder pneumatik tindakan

searah

Tanpa pegas

Kembalikan pegas

Silinder pneumatik tindakan

dua arah

Satu rod

Dua rod

Injap 2/2

Dua liang tertutup

Dua liang terbuka

Injap 3/2

Liang masuk tertutup

Liang masuk terbuka

Injap 4/2

Dua arah aliran

(satu ekzos)

Gerakan insani

Am

Butang tekan

Tuil

Injak

Gerakan mekanik

Penguling

Injap kawalan aliran

Kawalan aliran bolehubah

Kawalan aliran satu arah

sahaja

Kawalan aliran bolehubah

bagi satu arah sahaja

Pengatur tekanan

Bolehubah

Gerakan pneumatik

Tekanan pada injap padu

Tekanan secara terus

Gerakan elektrik dengan

solenoid satu gelung

Dengan solenoid satu

gegelung

Injap sehala

Tanpa pegas

Dengan pegas

Penyeyap

Penapis

Tanpa pengasing air

Dengan penapis air

Pengering udara

Alat pelincir

Tolok tekanan

Punca udara dari pemampat

Saluran udara

Saluran panduan pneumatik

Sambungan saluran

5 . PERSAMAAN YANG BERKAITAN DENGAN UDARA MAMPAT

Tekanan - 3 cara untuk mengukur tekanan dalam satu sistem iaitu kPa, psi dan bar. Kesemua udara akan

kembali ke atmosfera berdasarkan persamaan unit di bawah.

1 Atmosfera = 100 kPa (1 Pascal = 1 N/m2

)

= 14.5 psi

= 1.01325 bar

Hukum Boyles - Jika isipadu sesuatu jisim dikurangkan, tekanan akan bertambah kerana ianya berkadaran

songsang terhadap isipadu.

Gambarajah 2.1 : Tekanan daya ke atas omboh

Formula yang membuktikan teori tersebut ialah:

Daya - Unit untuk daya ialah Newton. Formulanya ialah:

Formula untuk mengira daya efektif , Feff dengan anggaran 10% kerugian ialah:

Di mana unit daya efektif dalam Newton, unit tekanan dalam bar dan diameter ( D2 ) dalam sm2.

P1V1 = P2V2

Daya = Tekanan x Keluasan

Feff = P x D2 x 7

Dew Point - Wap air terdapat dalam udara sekeliling. Jumlah wap air yang ada boleh berubah mengikut

perubahan suhu. Apabila kita menyatakan bahawa udara telah padat dengan air, ianya dikenali sebagai “Dew

Point”.

Jadual 2.1 : Penyejatan air di dalam udara

Untuk mendapatkan kandungan air dalam udara, lakarkan garisan oC kepada lengkung dan tudingkan (ukuran

kedua ialah kepada bahagian kiri graf iaitu turus gH20/m3 untuk mendapatkan nilai air yang maksimum.

Kelembapan bandingan ( Relative Humudity) adalah penyukatan peratus air dalam satu isipadu angin/udara,

berbanding dengan nilai maksimum udara berdasarkan suhu tertentu. Garisan melengkung pada Gambarajah

2.2 mewakili garisan Dew Point atau 100% RH, untuk julat suhu tertentu.

Rajah 2.2 : Garis lengkung Dew Point

6 . PEMAMPAT UDARA - memampatkan udara dari tekanan atmosfera ke satu tekanan yang lebih tinggi. Ini

dilakukan oleh pemampat iaitu dengan mengurangkan isipadu udara itu. Bagi kiraan udara dianggap sebagai

mengalami satu proses politropik.

Udara yang dibekalkan mestilah bersih daripada minyak dan bahan cemar.Udara dimampatkan supaya boleh

disimpan dan digunakan untuk membekalkan tenaga yang berkesan kepada kendalian mesin.

Kegunaan udara termampat :

a) Mengendalikan alatan salingan contohnya penukul ribet, penukul menyerpih, pengorek, pemecah konkrit dan

sebagainya.

b) Mengendalikan alatan berputar contohnya motor udara, pencanai, gerudi, reamer, pam kendalian udara,

wrenches dan sebagainya.

c) Menyembur cat, minyak, racun serangga dan sebagainya.

d) Mengendalikan omboh-omboh udara untuk alat penekan, pembuka pintu, pengangkat, pencengkam dan

sebagainya.

e) Semburan udara untuk tujuan pembersihan.

f) Mengembangkan tayar kenderaan.

g) Memulakan enjin diesel yang besar

h) Mengendalikan alatan kawalan, injap dan sebagainya.

Udara ialah gabungan dari beberapa jenis gas yang menyelubungi bumi sehingga ketinggian 50,000 meter dari

aras laut. Tekanan udara berkadar songsang dengan altitud atau tinggi, iaitu tekanan udara akan berkurangan

pada altitud yang tinggi. Titik rujukan ialah aras laut di mana tekanan udara (atmosfera) ialah 1.01325 bar

(101.325 kPa). Pada aras 100 meter di atas permukaan laut, tekanan udara ialah 1.00 bar (100 kPa) bagi setiap

100 meter. Apabila pemampat udara dikendalikan pada altitud tinggi, kecekapannya akan berkurangan.

7 . JENIS-JENIS PEMAMPAT

a) Pemampat Jenis Anjakan Positif - merupakan mesin dengan sekumpulan isipadu udara atau gas yang

diletakkan di dalam bekas tertutup kerana tekanan akan meningkat apabila isipadu tersebut dikurangkan.

Pemampat udara anjakan positif biasa digunakan di dalam loji-loji pemampat udara untuk kawalan pneumatik.

Pemampat ini terdiri dari dua jenis yang utama iaitu jenis salingan dan berputar.

i) Pemampat jenis salingan terbahagi kepada dua :-

> Pemampat omboh satu dan dua peringkat - menggunakan gerakan piston dalam silinder untuk

memampatkan udara. Biasanya udara termampat dihasilkan melalui proses mampatan dalam satu atau beberapa

peringkat. Pemampat salingan satu peringkat menghasilkan tekanan udara yang lebih rendah daripada

pemampat salingan dua peringkat.

Pemampat salingan satu peringkat memampatkan udara dalam silinder dengan menggunakan satu piston

sahaja. Piston digerakkan ke bawah dan udara atmosfera disedut masuk ke ruang silinder melalui liang sedutan

seperti rajah 2.3(a). Apabila injap sedutan terbuka, injap hantaran adalah dalam keadaan tertutup. Selepas itu

proses hantaran bermula dengan piston bergerak ke atas, injap hantaran terbuka dan injap sedutan tertutup.

Udara dalam ruang atas piston dalam silinder akan ditolak keluar melalui liang hantaran ke penerima seperti

rajah 2.3(b). Proses ini memampatkan udara sehingga ke suatu tekanan yang telah dilaraskan.

(a) Proses Sedutan (b)Proses Hantaran

Rajah 2.3 : Keratan rentas dan proses pemampat salingan satu peringkat.

Pemampat salingan dua peringkat memampatkan udara dengan menggunakan dua piston. Udara disedut ke

dalam ruang atas piston dalam silinder pertama dan dihantar dengan satu tekanan ke ruang atas piston dalam

silinder kedua untuk dimampatkan ke tekanan yang lebih tinggi. Proses mampatan pada silinder pertama

menghasilkan udara bersuhu tinggi. Penyejuk-antara digunakan untuk memindahkan haba sebelum udara itu

memasuki silinder kedua.

Rajah 2.5 : Keratan rentas dan operasi pemampat dua peringkat

Injap hantaran

Liang hantaran

Omboh

Injap

sedutan

Liang

sedutan

Silinder

Kedua

Omboh

Kedua

Saluran

Udara

Termampat

Air Penyejuk

Masuk

Penyejuk

Antara

Omboh

Pertama

Air Penyejuk

Keluar

Silinder

Pertama

Liang

Sedutan Udara

masuk

Liang

Hantaran

> Pemampat jenis gegendang - ianya adalah sama seperti pemampat berpiston tetapi piston digantikan dengan

pemasangan cakera dan gegendang. Gegendang disambungkan dengan cakera dan dinding silinder. Udara

hanya masuk dan keluar setakat ruang di dalam gegendang sahaja.

Rajah 2.7 : Pemampat salingan jenis gegendang

ii) Pemampat Jenis Putaran

> Pemampat Ram Gelangsar padat, berkelajuan tinggi, bebas dari pencemaran pelincir dan selalunya

mempunyai kecekapan yang lebih tinggi dari pemampat jenis emparan tetapi tidaklah setinggi kecekapan

pemampat jenis salingan.Pemampat jenis putaran boleh menghasilkan tekanan antara 400 kN/m – 800 kN/m.

Keupayaannya boleh mencapai 100 m/min. Unsur asasnya ialah pemutar dan beberapa keping ram yang bebas

melunsur secara jejarian di dalam satu selongsong seperti gambarajah 2.8 di bawah.

(a) ram gelangsar (b) keratan rentas ram gelangsar

> Pemampat Jenis Skru menggunakan minyak pelincir sebagai pelindung daripada kebocoran. Ianya sesuai

digunakan jika beban yang dikenakan padanya tidak berubah. Masalah pemampat jenis skru ialah angin

mampat yang dihasilkan mempunyai kandungan minyak, oleh itu ianya memerlukan penapis minyak yang

dipasang secara siri dibahagian keluaran.

Injap

Gegendang

Putaran

Keluaran Masukan

b) Pemampat Jenis Dinamik - Udara atau gas yang dimampatkan melalui gerakan dinamik ram yang berputar

menghasilkan halaju dan tekanan kepada udara atau gas yang mengalir. Aliran udara di dalam aliran paksi

adalah sama arah dengan gerakan gandar, manakala di dalam pemampat emparan, pengaliran udara adalah

sama arah dengan putaran jejarinya. Kadangkala pemampat emparan disebut sebagai penghembus atau peniup

bergantung kepada bagaiman dinamiknya gerakan udara. Pemampat jenis ini digunakan apabila kadar aliran

dan isipadu yang tinggi diperlukan.

Pemampat jenis dinamik biasanya tidak dapat menghasilkan tekanan yang tinggi oleh itu ia tidak digunakan

sebagai pemampat kepada sistem pneumatik. Walaupun ia dapat menghasilkan kuantiti udara yang tinggi tetapi

ia hanya berfungsi sebagai kipas atau penghembus.

Terbahagi kepada dua :

(a) Jenis Aliran Paksi (b) Jenis Aliran Jejari

8 . PENGHASILAN UDARA BEBAS - Penghantaran udara bebas ditakrifkan sebagai penghantaran udara

pada keadaan tekanan atmosfera adalah berbeza dari tempat ke tempat maka suatu piawai udara selalu

digunakan dan dikenali sebagai udara bebas piawai. Bagi udara bebas piawai tekanan diambil sebagai 1.010

bar dan suhu 00 C.

Kelengkapan Sistem Mampatan udara

a) Turus Sedutan dan Penyenyap

b) Tabung Udara

c) Injap Pelega

d) Unit Servis atau Unit Khidmat

Gambarajah menunjukkan susunan loji dan unit-unit utama pemampat udara.

Turas Sedutan dan Penyenyap - mengeluarkan zarah-zarah kotoran sebelum udara memasuki liang masuk.

Turas ini biasanya jenis kubang minyak atau elemen kertas yang memerlukan senggaraan atau gantian dari

masa ke semasa.

Satu penyenyap adakalanya diperlukan bagi melenyapkan kebisingan udara yang memasuki pemampat. Ia

boleh dipasang sebelum atau selepas turas bergantung kepada kesan penyenyap yang diperlukan.

Tabung Udara - Pemampat sama ada yang besar atau kecil selalunya dilengkapkan dengan satu penerima

udara. Penerima hanyalah sebuah takungan atau tangki yang dapat diisikan dengan udara termampat.

Fungsi Tabung Udara :

a) Menapis udara yang masuk ke dalam sistem utama (Penapis Masukan)

b) Menyimpan udara termampat bagi mengelakkan pemampat beroperasi secara berterusan.

c) Meredan denyutan tekanan yang datang daripada pemampat atau sistem pneumatik.

d) Memindah haba bagi menyejukkan udara termampat bagi menggalakkan peluwap menitis ke bawah

takungan sebelum udara disalurkan ke sistem pneumatik.

e) Mengumpul peluwap dan cemaran daripada udara.

f) Injap pelega yang berada dibahagian atas tabung udara berfungsi untuk mengawal tekanan yang berlebihan.

Gambarajah 2.12 : Tabung Udara dan Simbol Piawainya

Injap Pelega - Alat ini merupakan penerima udara yang dipasang di tempat perantaraan untuk menyamankan

tekanan yang berubah-ubah di dalam sistem dan memastikan tekanan kendalian sentiasa malar. Penumpuk

perantaraan hendaklah dipasang pada tiap-tiap loji yang menggunakan bekalan pusat udara termampat. Dengan

kewujudan penumpuk di dalam susunan loji, tekanan dalam talian panjang terpampas menyusut dan halaju

aliran dalam saluran dapat disenggarakan dengan mudah.

Keluaran

Masukan

Injap

Pelega

Injap

Pelepasan

Unit Servis atau Unit Khidmat - Alat ini merupakan satu pakej yang mengandungi turas udara, pengatur

tekanan dan pelincir.

Gambarajah 2.13 : Unit Servis

PELINCIR

PENGATUR

TEKANAN PENAPIS

UDARA

Penapis udara - digunakan untuk membersihkan udara termampat

daripada segala kekotoran dan juga air terpeluwap yang terkumpul.

Pengatur Tekanan- Pengatur tekanan merupakan injap penurun yang

memastikan tekanan kerja yang besar berkeadaan malar walaupun

terdapat ketidakseimbangan dalam tekanan udara utama dan kadar

penggunaan udara. Tekanan masukan hendaklah sentiasa lebih tinggi

daripada tekanan keluaran.

Pelincir - Bekalan pelincir yang mencukupi diperlukan untuk peralatan

pneumatik. Pemasangan saluran dibuat secara perpaipan. Paip diperbuat

daripada getah, plastik ataupun logam. Paip yang digunakan sebagai

saluran gas tidak boleh digunakan sama sekali. Perkara-perkara penting

yang mesti diperhatikan dalam pemasangan saluran paip ialah halaju

aliran dan susutan tekanan dalam paip dan sendi di sepanjang perpaipan

utama.

9 . PENYAHIDRATAN UDARA - menurunkan suhu dan mengeringkan udara selepas proses pemampatan.

Terbahagi kepada dua bahagian :

a) Pendingin lanjutan

Dingin Udara – Proses penyejukan dilakukan dengan menggunakan udara.

Gambarajah Unit Dingin Udara

Dingin Air – Proses penyejukan dilakukan dengan menggunakan air sebagai bahantara.

Gambarajah Unit Dingin Air

b) Pengering Udara

Pengering Jenis Resapan - menggunakan kimia jenis kelembapcairan bagi menyerap air daripada udara.

Setelah menyerap air kimia ini akan menjadi cecair. Diantara kimia yang selalu digunakan adalah urea, lithium

dan kalsium klorida.

Gambarajah 2.19 :Unit Pengering Jenis Resapan

Silinder penakung dibina untuk menyimpan bahan kimia penyerap dalam jumlah yang banyak. Udara yang

dimampat mengalir masuk daripada bahagian bawah silinder penakung dan mengalir ke aras atas menerusi

bahan penyerap sebelum udara kering dialirkan keluar. Bahan kimia yang menyerap lembapan dari udara akan

menjadi lembap dan cair lalu menitik ke bawah. Bahan kimia di dalam penakung akan berkurangan dan perlu

ditambah dari masa ke semasa melalui ruang menambah di bahagian atas penakung.

Pengering Jenis Jerapan (Adsorption ) - menggunakan kaedah kimia bagi mengeringkan udara. Kaedah

jerapan bermakna air daripada udara akan melekat pada permukaan kimia pengering yang digunakan.Bahan

pengering ini biasanya terdiri daripada jel silika dan alumina teraktif yang diisikan ke dalam silinder.

Gambarajah 2.20 : Unit Pengering Jenis Jerapan

Udara basah akan masuk dari bahagian bawah dan keluar sebagai udara kering di bahagian atas. Sekiranya

udara yang lebih kering diperlukan, udara akan dialirkan semula ke silinder kedua dan dikeluarkan di bahagian

bawah silinder kedua.

Pengering Bahan Pendingin - Udara yang telah dimampatkan kira-kira pada suhu 44oC masuk melalui salur

masuk melalui paip. Udara basah mengalir terus melalui penyejuk udara ke udara dan terus ke pemisah air.

Pada pemisah air, air yang terkumpul akan menitik ke bawah. Udara yang separuh kering dan sejuk dialirkan

terus ke penyejuk “ udara ke bahan penyejuk” dan keluar ke pemisah air kedua di mana air yang terkumpul

akan menitik ke bawah. Udara yang telah kering dan sejuk dialirkan pula ke penyejuk “udara ke udara”

sebelum udara dialirkan ke sistem. Udara yang keluar dari Pengering Penyejuk merupakan udara kering dan

sejuk. Suhu yang keluar lebih kurang 2oC.

Gambarajah 2.21 : Unit Pengering Bahan Pendingin