2.1.
Silinder
Pneumatic
Aktuator
adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplai berupa udara bertekanan menjadi energi
kerja yang dimanfaatkan. Sinyal keluaran dikontrol oleh sistem kontrol dan
aktuator bertanggung jawab pada sinyal kontrol melalui elemen kontrol terakhir.
Aktuator
pneumatik dapat digolongkan menjadi 2 kelompok :
1. Gerakan lurus (gerakan linear) :
a. Silinder kerja tunggal.
b. Silinder kerja ganda.
2. Gerakan putar :
a. Motor udara
b. Aktuator yang berputar (ayun)
Simbol-simbol aktuator linear sebagai berikut :
Tabel 2.1. simbol aktuator linear
Simbol
aktuator gerakan putar :
Tabel 2.2. simbol aktuator putar
2.2.1. Silinder Kerja Tunggal
2.2.1.1. Konstruksi
Silinder
kerja tunggal mempunyai seal piston tunggal yang dipasang pada sisi suplai
udara bertekanan. Pembuangan udara pada sisi batang piston silinder dikeluarkan
ke atmosfir melalui saluran pembuangan. Jika lubang pembuangan tidak diproteksi
dengan sebuah penyaring akan memungkinkan masuknya partikel halus dari debu ke
dalam silinder yang bisa merusak seal. Apabila lubang pembuangan ini tertutup
akan membatasi atau menghentikan udara yang akan dibuang pada saat silinder
gerakan keluar dan gerakan akan menjadi tersentak-sentak atau terhenti. Seal
terbuat dari bahan yang fleksibel yang ditanamkan di dalam piston dari logam
atau plastik. Selama bergerak permukaan seal bergeser dengan permukaan
silinder.
Gambar
konstruksi silinder kerja tunggal sebagai berikut :
Gambar 2.10. gambar silinder
2.2.1.2. Prinsip
Kerja
Dengan
memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston, sisi yang lain
terbuka ke atmosfir. Silinder hanya bisa memberikan gaya kerja ke satu arah .
Gerakan piston kembali masuk diberikan oleh gaya pegas yang ada didalam
silinder direncanakan hanya untuk mengembalikan silinder pada posisi awal
dengan alasan agar kecepatan kembali tinggi pada kondisi tanpa beban.
Pada
silinder kerja tunggal dengan pegas, langkah silinder dibatasi oleh panjangnya
pegas . Oleh karena itu silinder kerja tunggal dibuat maksimum langkahnya
sampai sekitar 80 mm.
2.2.1.3. Kegunaan
Menurut
konstruksinya silinder kerja tunggal dapat melaksanakan berbagai fungsi gerakan
, seperti :
1. Menjepit benda kerja
2. Pemotongan
3. Pengeluaran
4. Pengepresan
5. Pemberian dan pengangkatan.
2.2.1.4. Macam-Macam
Silinder Kerja Tunggal
Ada bermacam-macam
perencanaan silinder kerja tunggal termasuk :
1. Silinder
membran (diafragma)
2. Silinder
membran dengan rol
2.2.2. Silinder Ganda
2.2.2.1. Konstruksi
Konstruksi
silinder kerja ganda adalah sama dengan silinder kerja tunggal, tetapi tidak
mempunyai pegas pengembali. Silinder kerja ganda mempunyai dua saluran (saluran
masukan dan saluran pembuangan). Silinder terdiri dari tabung silinder dan
penutupnya, piston dengan seal, batang piston, bantalan, ring pengikis dan
bagian penyambungan. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 2.11. kontruksi silinder kerja ganda
Biasanya tabung silinder terbuat
dari tabung baja tanpa sambungan. Untuk memperpanjang usia komponen seal
permukaan dalam tabung silinder dikerjakan dengan mesin yang presisi. Untuk
aplikasi khusus tabung silinder bisa dibuat dari aluminium , kuningan dan baja
pada permukaan yang bergeser dilapisi chrom keras. Rancangan khusus dipasang
pada suatu area dimana tidak boleh terkena korosi.
Penutup akhir tabung adalah
bagian paling penting yang terbuat dari bahan cetak seperti aluminium besi
tuang. Kedua penutup bisa diikatkan pada tabung silinder dengan batang pengikat
yang mempunyai baut dan mur.
Batang piston terbuat
dari baja yang bertemperatur tinggi. Untuk menghindari korosi dan menjaga
kelangsungan kerjanya, batang piston harus dilapisi chrom.
Ring seal dipasang
pada ujung tabung untuk mencegah kebocoran udara. Bantalan penyangga gerakan
batang piston terbuat dari PVC, atau perunggu. Di depan bantalan ada sebuah
ring pengikis yang berfungsi mencegah debu dan butiran kecil yang akan masuk ke
permukaan dalam silinder. Bahan seal pasak dengan alur ganda :
1. Perbunan untuk -
20° C s/d + 80° C
2. Viton untuk -
20° C s/d + 190° C
3. Teflon untuk -
80° C s/d + 200° C
4. Ring
O normal digunakan untuk seal diam.
2.2.2.2. Prinsip
Kerja
Dengan
memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston (arah maju) ,
sedangkan sisi yang lain (arah mundur) terbuka ke atmosfir, maka gaya diberikan
pada sisi permukaan piston tersebut sehingga batang piston akan terdorong
keluar sampai mencapai posisi maksimum dan berhenti. Gerakan silinder kembali
masuk, diberikan oleh gaya pada sisi permukaan batang piston (arah mundur) dan
sisi permukaan piston (arah maju) udaranya terbuka ke atmosfir.
Keuntungan
silinder kerja ganda dapat dibebani pada kedua arah gerakan batang pistonnya.
Ini memungkinkan pemasangannya lebih fleksibel. Gaya yang diberikan pada batang
piston gerakan keluar lebih besar daripada gerakan masuk. Karena efektif
permukaan piston dikurangi pada sisi batang piston oleh luas permukaan batang piston
Silinder
aktif adalah dibawah kontrol suplai udara pada kedua arah gerakannya. Pada
prinsipnya panjang langkah silinder dibatasi, walaupun faktor lengkungan dan
bengkokan yang diterima batang piston harus diperbolehkan. Seperti silinder
kerja tunggal, pada silinder kerja ganda piston dipasang dengan seal jenis
cincin O atau membran.
2.2.2.3. Pemasangan
Silinder
Jenis
pemasangan silinder ditentukan oleh cara cara gerakan silinder yang ditempatkan
pada sebuah mesin atau peralatan . Silinder bisa dirancang dengan jenis
pemasanganpermanen jika tidak harus diatur setiap saat. Alternatif
lain, silinder bisa menggunakan jenis pemasangan yang diatur, yang bisa
diubah dengan menggunakan perlengkapan yang cocok pada prinsip konstruksi
modul. Alasan ini adalah penyederhanaan yang penting sekali dalam penyimpanan,
lebih khusus lagi dimana silinder pneumatik dengan jumlah besar digunakan
seperti halnya silinder dasar dan bagian pemasangan dipilih secara bebas
membutuhkan untuk disimpan.
Pemasangan
silinder dan kopling batang piston harus digabungkan dengan hati-hati pada
penerapan yang relevan, karena silinder harus dibebani hanya pada arah aksial.
Secepat gaya dipindahkan ke sebuah mesin, secepat itu pula tekanan terjadi pada
silinder. Jika sumbu salah gabung dan tidak segaris dipasang, tekanan bantalan
pada tabung silinder dan batang piston dapat diterima. Sebagai akibatnya adalah
:
1. Tekanan
samping yang besar pada bantalan silinder memberikan indikasi bahwa pemakaian
silinder meningkat.
2. Tekanan
samping pada batang piston akan mengikis bantalan
3. Tekanan
tidak seimbang pada seal piston dan batang piston.
Tekanan
samping ini sering mendahului faktor pengurangan perawatan silinder yang sudah
direncanakan sebelumnya. Pemasangan bantalan silinder yang dapat diatur dalam
tiga dimensi membuat kemungkinan untuk menghindari tekanan bantalan yang
berlebihan pada silinder. Momen bengkok yang akan terjadi selanjutnya dibatasi
oleh penggesekan yang bergeser pada bantalan. Ini bertujuan bahwa silinder
diutamakan bekerja hanya pada tekanan yang sudah direncanakan, sehingga bisa
mencapai secara maksimum perawatan yang sudah direncanakan.
Gambar
di bawah menunjukkan cara pemasangan silinder.
Gambar 2.12. cara pemasangan silinder
2.2.2.4. Kegunaan
Silinder
pneumatik telah dikembangkan pada arah berikut :
1. Kebutuhan
penyensoran tanpa sentuhan (menggunakan magnit pada piston untuk mengaktifkan
katup batas /limit switch dengan magnit )
2. Penghentian
beban berat pada unit penjepitan dan penahan luar tiba-tiba.
3. Silinder
rodless digunakan dimana tempat terbatas.
4. Alternatif
pembuatan material seperti plastic
5. Mantel
pelindung terhadap pengaruh lingkungan yang merusak, misalnya sifat tahan asam
6. Penambah
kemampuan pembawa beban.
7. Aplikasi
robot dengan gambaran khusus seperti batang piston tanpa putaran, batang piston
berlubang untuk mulut pengisap.
2.2.2.5. Macam-Macam
Silinder Kerja Ganda
Tabel 2.3 macam silinder kerja ganda
2.2.2.6. Silinder
Dengan Peredam Diakhir Langkah
Jika
silinder harus menggerakkan massa yang besar, maka dipasang peredam di akhir
langkah untuk mencegah benturan keras dan kerusakan silinder. Sebelum mencapai
posisi akhir langkah, peredam piston memotong langsung jalan arus pembuangan
udara ke udara bebas. Untuk itu disisakan sedikit sekali penampang pembuangan
yang umumnya dapat diatur. Sepanjang bagian terakhir dari jalan langkah ,
kecepatan masuk dikurangi secara drastis.
Jangan
sekali-sekali menutup baut pengatur secara penuh sebab akan mengakibatkan
batang piston tidak dapat mencapai posisi akhir gerakannya. Pada gaya yang
sangat besar dan percepatan yang tinggi, harus dilakukan upaya pengamanan
khusus. Pasanglah peredam kejut luar untuk memperkuat daya hambat.
Konstruksi
silinder kerja ganda dengan bantalan udara sebagai berikut:
Gambar 2.13. kontruksi silinder kerja ganda dengan
bantalan udara
2.2.3. Karakteristik Silinder
Karakteristik
penampilan silinder dapat ditentukan secara teori atau dengan data-data dari
pabriknya. Kedua metode ini dapat dilaksanakan, tetapi biasanya untuk
pelaksanaan dan penggunaan tertentu, data-data dari pabriknya adalah lebih
menyakinkan.
2.2.3.1. Gaya
Piston
Gaya piston
yang dihasilkan oleh silinder bergantung pada tekanan udara, diameter silinder
dan tahanan gesekan dari komponen perapat. Gaya piston secara teoritis dihitung
menurut rumus berikut :
Untuk
silinder kerja tunggal :
Untuk
silinder kerja ganda :
Langkah
Maju :
Langkah mundur:
Keterangan
:
Pada
silinder kerja tunggal, gaya piston silinder kembali lebih kecil daripada gaya
piston silinder maju karena pada saat kembali digerakkan oleh pegas . Sedangkan
pada silinder kerja ganda, gaya piston silinder kembali lebih kecil daripada
silinder maju karena adanya diameter batang piston akan mengurangi luas
penampang piston. Sekitar 3 – 10 % adalah tahanan gesekan.
Berikut ini adalah gaya piston silinder dari berbagai ukuran pada tekanan 1 –
10 bar.
Tabel 2.4. gaya piston
2.2.3.2. Kebutuhan
Udara
Untuk
menyiapan udara dan untuk mengetahui biaya pengadaan energi, terlebih dahulu
harus diketahui konsumsi udara pada sistem. Pada tekanan kerja, diameter piston
dan langkah tertentu, konsumsi udara dihitung sebagai berikut :
Untuk
mempermudah dan mempercepat dalam menentukan kebutuhan udara, tabel di bawah
ini menunjukkan kebutuhan udara persentimeter langkah piston untuk berbagai
macam tekanan dan diameter piston silinder.
Tabel2.5. Kebutuhan udara silinder
pneumatik persentimeter langkah dengan fungsi tekanan kerja dan diameter
piston.
Kebutuhan
udara dihitung dengan satuan liter/menit (l/min) sesuai dengan standar
kapasitas kompresor.Kebutuhan udara silinder sebagai berikut:
Keterangan
:
2.2.3.3. Kecepatan
Piston
Kecepatan
piston rata-rata dari silinder standar berkisar antara 0,1-1,5 m/s (6 – 90
m/min). Silinder khusus dapat mencapai kecepatan 10 m/s. Kecepatan silinder
pneumatik tergantung :
1. Beban ( gaya yang melawan silinder ).
2. Tekanan kerja
3. Diameter dalam dan panjang saluran antara
silinder dan katup kontrol arah
4. Ukuran katup kontrol arah yang digunakan.
Kecepatan
piston dapat diatur dengan katup
pengontrol aliran dan dapat ditingkatkan dengan katup pembuang cepat yang
dipasang pada sistem kontrol tersebut. Kecepatan rata-rata piston
tergantung dari gaya luar yang melawan piston (beban) dan ukuran lubang aliran
dapat dilihat seperti pada tabel berikut :
Tabel 2.6 kecepatan piston
2.2.3.4. Langkah Piston
Langkah
silinder pneumatik tidak boleh lebih dari 2 m, sedangkan untuk silinder
rodless jangan lebih dari 10 m. Akibat langkah yang panjang, tekanan mekanik
batang piston dan bantalan menjadi terlalu besar. Untuk menghindari bahaya
tekanan, diameter batang piston pada langkah yang panjang harus sedikit lebih
besar.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar