Sistem Hidraulik 3z44u

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

3.1

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

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.

3.2

Prinsip Hidraulik (Hydraulic Principle)

Prinsip hidraulik mengaplikasikan hukum pascal yang menyatakan tenaga boleh dipindahkan melalui cecair.

Rajah 3.1 : Hukum Pascal

3.3

Fungsi-Fungsi Bendalir Hidraulik

Selain bendalir ini dijadikan sebagai penghantar kuasa dalam sistem hidraulik. Ia juga memberikan fungsi-fungsi seperti berikut:

i. ii. iii.

Melicinkan bahagian-bahagian yang bergerak. Menyendal kelegaan antara bahagian-bahagian yang bertemu. Melenyapkan haba.

GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

69

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE

3.4

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

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 bahanbahan 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

GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

70

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE

3.5

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

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.

Relief valve

Directional control valve Rajah 3.2 : Komponen asas sistem hidraulik

3.5.1

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.

GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

71

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE ii.

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

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)

3.5.1.1

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 GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

72

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

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

3.5.1.2

Pam Bilah (Vane Pump)

Rajah 3.5: Pam Bilah

GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

73

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

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.

3.5.1.3

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.

GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

74

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

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.

3.5.2

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).

GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

75

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

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

tuil

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). GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

76

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

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.

GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

77

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

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 GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

78

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE

3.5.3

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

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

GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

79

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

Rajah 3.16: Silinder dua tindakan

Rajah 3.17: Operasi asas motor hidraulik

3.6

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.

GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

80

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

Rajah 3.18: Penggunaan sistem hidraulik pada trak

Rajah 3.19 : Litar kawalan sistem hidraulik

GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

81

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE

GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

BAB 3 :SISTEM HIDRAULIK

82