Dasar-Dasar Hidraulik
Hidraulik atau hydraulic merupakan aplikasi dari ilmu mekanika fluida. Sistem hidraulik sebenarnya dapat kita jumpai pada tubuh kita. Sirkulasi darah dalam tubuh merupakan sistem hidraulik pertama dan sangat luar biasa.
Sejarah Hidraulik
Sistem tenaga hidraulik dipublikasikan pertama kali pada tahun 1647 oleh Blaise Pascal. Pada saat itu Pascal memublikasikan hukum dasar hidrostatika (hydrostatics). Bunyinya kira-kira seperti ini: tekanan pada fluida yang diam ditransmisikan/diteruskan ke segala arah. Selanjutnya pada tahun 1738, Bernoulli memublikasikan buku tentang hidrodinamika (hydrodynamica). Di pertengahan abad 19, hidraulik mulai menjadi kebutuhan penting di sektor industri.
Hidraulik (Hydraulic)
Sistem hidraulik meneruskan atau mentransmisikan daya mekanik dengan meningkatkan energi dari cairan hidraulik. Sistem hidraulik dibagi menjadi dua jenis yakni: hidrostatik (hydrostatic) dan hidrodinamik (hydrodynamic).
Hidrostatik (hydrostatic)
Sistem hidrostatik merupakan jenis hidraulik di mana daya ditransmisikan dengan meningkatkan sebagian besar energi tekanan pada cairan. Sistem hidrostatik secara luas diterapkan di bidang industri, kendaraan berat, pesawat terbang, kontrol pada kapal, dan masih banyak lagi. Hal-hal yang berhubungan dengan sistem tenaga hidrostatik umumnya disebut sebagai sistem tenaga hidraulik. Berikut contoh sistem tenaga hidrostatik:
Cairan hidraulik bertekanan dimasukkan ke dalam silinder hidraulik dengan debit tertentu. Semakin lama silinder hidraulik akan terisi dengan cairan hidraulik. Cairan hidraulik yang mengisi ruang silinder akan mengangkat piston ke atas. Gerakan pada piston selanjutnya diteruskan ke silinder sehingga servis dapat dilakukan. Servis tersebut misalnya untuk mengangkat mobil, di mana alat yang digunakan adalah dongkrak hidraulik.
Apabila kebocoran dan gesekan dalam silinder diasumsikan nol, daya mekanik yang diberikan pada beban akan setara dengan daya hidraulik yang diberikan pada silinder. Tentu saja dalam praktiknya hal tersebut tidak mungkin terjadi. Sehingga kita harus berpikiran bahwa daya mekanik yang keluar dari silinder hidraulik sesungguhnya selalu lebih kecil dari daya hidraulik yang masuk.
Hidrodinamik (hydrodynamic)
Hidrodinamik (atau dapat disebut hidrokinetik/hydrokinetic) merupakan jenis sistem hidraulik yang meneruskan daya dengan meningkatkan energi kinetik dari cairan hidraulik. Secara umum sistem ini terdiri dari sebuah pompa rotodynamic, sebuah turbin, dan elemen-elemen kontrol tambahan. Aplikasi dari sistem hidrodinamik terbatas pada gerakan berputar. Sistem ini menggantikan transmisi mekanik klasik pada kendaraan karena mudah dikontrol dan memiliki perbandingan yang tinggi antara tenaga dengan berat mereka sendiri.
Sistem hidrodinamik secara garis besar dibagi menjadi dua jenis. Kedua jenis itu yakni: kopling hidraulik (hydraulic coupling) dan konverter torsi (torque converter). Kopling hidraulik dan konverter torsi sama-sama berfungsi sebagai penerus daya pada poros satu ke poros lain. Perbedaan keduanya terdapat pada konverter torsi yang memiliki stator atau reactor. Konverter torsi juga digunakan apabila perlu mengontrol torsi yang keluar dan memperkuat perbandingan transmisi.
Fluida Hidraulik
Fluida merupakan zat alir yang berwujud gas dan cair. Pada pesawat hidraulik, fluida yang digunakan adalah fluida cair. Cairan yang digunakan pada pesawat hidraulik adalah minyak atau oli. Minyak atau oli tidak dapat dikompresi (incompressible). Hal inilah yang membedakan hidraulik dengan pneumatik. Fluida hidraulik tidak dapat dikompresi, sedangkan fluida pneumatik yang berupa gas bisa dikompresi.
Fungsi fluida hidraulik
Dalam penerapannya, minyak atau oli pada sistem hidraulik memiliki beberapa fungsi. Fungsinya antara lain:
Komponen Dasar pada Sistem Hidraulik
Berikut komponen-komponen yang ada pada sistem hidraulik sederhana:
Prime mover atau penggerak utama
Prime mover menyuplai tenaga mekanik yang diperlukan ke sistem hidraulik. Pada prime mover terdapat pompa yang mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga hidraulik.
Pipa dan selang
Pipa dan selang berfungsi meneruskan cairan/minyak berenergi melalui alur transmisi hidraulik.
Katup (valve)
Katup atau valve berfungsi untuk mengontrol tenaga hidraulik.
Silinder hidraulik
Silinder hidraulik berfungsi untuk mengubah tenaga hidraulik menjadi tenaga mekanik.
Kelebihan-kelebihan Sistem Hidraulik (The Advantages of Hydraulic Systems)
Berikut kelebihan-kelebihan dari sistem hidraulik:
Kekurangan-kekurangan Sistem Hidraulik (The Disadvantages of Hydraulic Systems)
Berikut kekurangan-kekurangan dari sistem hidraulik:
Sejarah Hidraulik
Sistem tenaga hidraulik dipublikasikan pertama kali pada tahun 1647 oleh Blaise Pascal. Pada saat itu Pascal memublikasikan hukum dasar hidrostatika (hydrostatics). Bunyinya kira-kira seperti ini: tekanan pada fluida yang diam ditransmisikan/diteruskan ke segala arah. Selanjutnya pada tahun 1738, Bernoulli memublikasikan buku tentang hidrodinamika (hydrodynamica). Di pertengahan abad 19, hidraulik mulai menjadi kebutuhan penting di sektor industri.
Hidraulik (Hydraulic)
Sistem hidraulik meneruskan atau mentransmisikan daya mekanik dengan meningkatkan energi dari cairan hidraulik. Sistem hidraulik dibagi menjadi dua jenis yakni: hidrostatik (hydrostatic) dan hidrodinamik (hydrodynamic).
Hidrostatik (hydrostatic)
Sistem hidrostatik merupakan jenis hidraulik di mana daya ditransmisikan dengan meningkatkan sebagian besar energi tekanan pada cairan. Sistem hidrostatik secara luas diterapkan di bidang industri, kendaraan berat, pesawat terbang, kontrol pada kapal, dan masih banyak lagi. Hal-hal yang berhubungan dengan sistem tenaga hidrostatik umumnya disebut sebagai sistem tenaga hidraulik. Berikut contoh sistem tenaga hidrostatik:
 |
| Gambar 1. Pengangkatan secara Vertikal oleh Silinder Hidraulik merupakan Contoh dari Sistem Tenaga Hidrostatik. |
Cairan hidraulik bertekanan dimasukkan ke dalam silinder hidraulik dengan debit tertentu. Semakin lama silinder hidraulik akan terisi dengan cairan hidraulik. Cairan hidraulik yang mengisi ruang silinder akan mengangkat piston ke atas. Gerakan pada piston selanjutnya diteruskan ke silinder sehingga servis dapat dilakukan. Servis tersebut misalnya untuk mengangkat mobil, di mana alat yang digunakan adalah dongkrak hidraulik.
Apabila kebocoran dan gesekan dalam silinder diasumsikan nol, daya mekanik yang diberikan pada beban akan setara dengan daya hidraulik yang diberikan pada silinder. Tentu saja dalam praktiknya hal tersebut tidak mungkin terjadi. Sehingga kita harus berpikiran bahwa daya mekanik yang keluar dari silinder hidraulik sesungguhnya selalu lebih kecil dari daya hidraulik yang masuk.
Hidrodinamik (hydrodynamic)
Hidrodinamik (atau dapat disebut hidrokinetik/hydrokinetic) merupakan jenis sistem hidraulik yang meneruskan daya dengan meningkatkan energi kinetik dari cairan hidraulik. Secara umum sistem ini terdiri dari sebuah pompa rotodynamic, sebuah turbin, dan elemen-elemen kontrol tambahan. Aplikasi dari sistem hidrodinamik terbatas pada gerakan berputar. Sistem ini menggantikan transmisi mekanik klasik pada kendaraan karena mudah dikontrol dan memiliki perbandingan yang tinggi antara tenaga dengan berat mereka sendiri.
 |
| Gambar 2. Dua Jenis Sistem Tenaga Hidrodinamik. |
Sistem hidrodinamik secara garis besar dibagi menjadi dua jenis. Kedua jenis itu yakni: kopling hidraulik (hydraulic coupling) dan konverter torsi (torque converter). Kopling hidraulik dan konverter torsi sama-sama berfungsi sebagai penerus daya pada poros satu ke poros lain. Perbedaan keduanya terdapat pada konverter torsi yang memiliki stator atau reactor. Konverter torsi juga digunakan apabila perlu mengontrol torsi yang keluar dan memperkuat perbandingan transmisi.
Fluida Hidraulik
Fluida merupakan zat alir yang berwujud gas dan cair. Pada pesawat hidraulik, fluida yang digunakan adalah fluida cair. Cairan yang digunakan pada pesawat hidraulik adalah minyak atau oli. Minyak atau oli tidak dapat dikompresi (incompressible). Hal inilah yang membedakan hidraulik dengan pneumatik. Fluida hidraulik tidak dapat dikompresi, sedangkan fluida pneumatik yang berupa gas bisa dikompresi.
Fungsi fluida hidraulik
Dalam penerapannya, minyak atau oli pada sistem hidraulik memiliki beberapa fungsi. Fungsinya antara lain:
- Sebagai penerus atau pemindah tenaga/daya. Penerus tenaga merupakan fungsi utama dari minyak hidraulik.
- Sebagai pelumas. Pada komponen-komponen hidraulik di bagian dalam, pelumasan dilakukan oleh minyak hidraulik itu sendiri.
- Sebagai pengisi celah (sealing). Supaya fungsi sebagai pengisi celah dapat berjalan semestinya, minyak hidraulik dirancang dengan tingkat kekentalan tertentu. Apabila terlalu encer, minyak hidraulik bisa bocor melalui celah-celah di antara komponen hidraulik.
- Sebagai pendingin. Minyak hidraulik sebaiknya bisa menyerap panas yang timbul akibat gesekan.
Komponen Dasar pada Sistem Hidraulik
Berikut komponen-komponen yang ada pada sistem hidraulik sederhana:
Prime mover atau penggerak utama
Prime mover menyuplai tenaga mekanik yang diperlukan ke sistem hidraulik. Pada prime mover terdapat pompa yang mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga hidraulik.
Pipa dan selang
Pipa dan selang berfungsi meneruskan cairan/minyak berenergi melalui alur transmisi hidraulik.
Katup (valve)
Katup atau valve berfungsi untuk mengontrol tenaga hidraulik.
Silinder hidraulik
Silinder hidraulik berfungsi untuk mengubah tenaga hidraulik menjadi tenaga mekanik.
Kelebihan-kelebihan Sistem Hidraulik (The Advantages of Hydraulic Systems)
Berikut kelebihan-kelebihan dari sistem hidraulik:
- Perbandingan antara tenaga yang dimiliki dengan berat sistemnya tergolong tinggi.
- Bisa melumasi komponen mereka sendiri.
- Perbandingan gaya dengan massa dan torsi dengan inersia yang tinggi, sehingga menghasilkan akselerasi yang tinggi serta respon yang cepat pada motor hidraulik.
- Silinder hidraulik bersifat kaku, sehingga memperbolehkannya berhenti pada posisi mana saja ketika beraktuasi. Misalnya silinder hidraulik bisa beraktuasi atau bergerak maksimal hingga 30 cm, aplikasi-aplikasi pada jarak 20 cm atau 25 cm pun boleh dilakukan.
- Perlindungan yang sederhana terhadap beban berlebih.
- Memiliki kemungkinan untuk menyimpan energi.
- Lebih fleksibel dibandingkan dengan sistem mekanik.
- Tersedia dua gerakan baik putar maupun lurus.
- Aman dari bahaya ledakan.
Kekurangan-kekurangan Sistem Hidraulik (The Disadvantages of Hydraulic Systems)
Berikut kekurangan-kekurangan dari sistem hidraulik:
- Tenaga hidraulik tidak langsung siap tersedia seperti tenaga listrik. Perlu pembangkit hidraulik.
- Ongkos produksi tinggi karena memerlukan kepresisian yang tinggi dan kelonggaran yang kecil pada komponen hidraulik.
- Inersia pada alur transmisi yang tinggi, supaya meningkatkan respon mereka.
- Kisaran temperatur pengoperasian yang terbatas.
- Bisa terbakar bila menggunakan minyak mineral.
- Permasalahan-permasalahan limbah minyak.
