I. SIRKUIT DALAM SISTEM HIDROLIK
1. Open Center dalam Sirkuit Paralel
Gambar 1. Open center, parallel circuit
Pada diagram di atas ditunjukkan dua sirkuit open center yang
disambung secara paralel. Persimpangan yg dilingkari adalah
merupakan tanda bahwa sirkuit tersambung secara paralel.Dengan
sirkuit yang tersambung secara paralel tersebut, beberapa aktuator
dalam sirkuit paralel dapat menerima aliran secara bersamaan.
Bagaimanapun, sirkuit dengan jumlah hambatan yang paling kecil akan
menerima semua aliran.Apakah kekurangan dengan sistem seperti
ini???Ketika spool sebelah kiri dimisalkan bergerak (Shift) ke
hidrolik pertama untuk extend (keluar). Karena hidrolik pertama
tertahan oleh beban sedangkan silinder hidrolik ke-2 tak terbeban,
maka aliran fluida akan ke sirkuit yang tahanan lebih rendah.
Sehingga dalam hal ini, fluida akan terarah ke spool ke-2 untuk
dialirkan ke silinder hidrolik ke-2. Akibatnya silinder pertama
tidak melakukan kerja sebelum silinder ke-2 selesai melakukan
kerja. 2. Open center dalam Sirkuit Seri
Gambar 2a. Open center, series connection
Diagram di atas merupakan open center valves dengan koneksi
seri. Saat posisi netral, oli hidrolik melewati ketiga spool
(direction control valves) dan kemudian kembali ke tangki
hidrolik.
a. Silinder no. 1 retractDari diagram, dapat dilihat bahwa spool
bergerak untuk menggerakkan silinder bekerja ke posisi retract.
Sehingga oli mengalir ke sisi rod pada silinder hidrolik. Sedangkan
pada sisi silinder akan mengalir ke tangki hidrolik melalui spool
no. 2 dan spool no. 3.
Gambar 2b. Open center, series connection
b. Silinder no. 2 retract.
Gambar2c. Open center, series connection
Ketika silinder no. 1 retract, oli dari sisi silinder akan
mengalir melalui spool 2 untuk kerja retract dari silinder hidrolik
no. 2. Kedua silinder hidrolik akan melakukan retract secara
bersama-sama. Hal itu terjadi sampai silinder hidrolik no.1 dan
silinder hidrolik no.2 mencapai langkah maksimumnya. Akan tetapi
apa yang terjadi saat silinder hidrolik melakukan extend..???Saat
silinder hidrolik no.1 mencapai extend penuh, maka silinder
hidrolik no.2 dan silinder hidrolik no.3 tidak akan mendapat suplai
oli hidrolik. Karena ketika silinder hidrolik no.1 full extend, oli
hidrolik akan mencari bagian yang paling lemah hambatannya. Maka di
sini, oli hidrolik akan membuka relief valve untuk kembali ke
tangki, sehingga oli hidrolik tidak bisa mencapai silinder hidrolik
no.2 dan silinder hidrolik no.3. demikianlah keterbatasan dari
sistem open center dengan koneksi seri.3. Open center dengan
koneksi seri-paralel
Gambar 3. Open center valves with series/parallel connection
Ketika spool no.1 dalam posisi extend, oli hidrolik dari
silinder hidrolik pertama akan diarahkan langsung ke tangki
hidrolik. Pada saat yang sama, koneksi seri ditutup, tetapi oli
hidrolik akan lewat koneksi yang lain, yaitu koneksi paralelnya.
Aliran paralel yang menuju ke spool no.2 dan spool no.3 akan
ditutup ketika kondisinya dalam posisi netral.II. SIRKUIT HIDROLIK
PADA EXCAVATOR
Sistem hidrolik pada excavator secara garis besar terbagi
menjadi dua sirkuit, yaitu main circuit dan pilot circuit
CircuitPower sourceControllerActuator
Main CircuitMain pumpsControl valves Motor Cylinders Hydraulic
Front Attachmens (optional)
Pilot CircuitPilot pumps Pilot valves Pump regulator Solenoid
valve unit Signal control valve Boom electronic cushion solenoid
valve Operation control circuit Pump control circuit Valve control
circuit Swing parking brake release circuit Travel motor swash
angle control circuit Hydraulic oil heat circuit
1. Pilot circuitTekanan oli dari pilot pump digunakan untuk
mengoperasikan dari operation control circuit, valve control
circuit, swing parking brake release circuit, travel motor swash
angle control circuit, positioning circuit (optional) dan hydraulic
oil heat circuit.
Gambar 4. Sirkuit diagram dari pilot circuit
a. Komponen pada Pilot circuit1) Pilot ValvePilot valve
mengontrol tekanan oli dari pilot pump yang menuju ke spool pada
control valve. Ada dua jenis pilot valve pada unit ini. Pertama yg
digunakan untuk menggerakkan front attachment dan swing yg
berjumlah 2 buah. Dan jenis yg kedua adalah digunakan untuk kontrol
travel. Pilot valve untuk front attachment/swingStandar ISOStandar
Hitachi
Kanan1Bucket Roll-outBucket Roll-out
2Boom LowerBoom Lower
3Bucket Roll-inBucket Roll-in
4Boom RaiseBoom Raise
Kiri1Right swingArm Roll-in
2Arm Roll-outRight swing
3Left swingArm Roll-out
4Arm Roll-inLeft swing
Gambar 5. Pilot valve untuk menggerakkan front attachmnet Pilot
valve untuk travel1Right travel reverse
2Right travel forward
3Left travel forwad
4Left travel reverse
Gambar 6. Pilot valve untuk menggerakkan travel
Cara kerja:Netral1. Ketika netral, spool (6) sepenuhnya menutup
tekanan oli dari saluran (port) P (dr pilot pump). Port output
terbuka ke port T (tangki) melalui saluran di spool (6). Oleh
karena itu tekanan di port out put sama dg di port T.2. Ketika
control lever miring sedikit, cam (1) ikut miring dan menekan
pusher (2) ke bawah. Kemudian, pusher (2) menekan spring (5)
melalui spring guide (3). Pada saat yg sama, tekanan oli di port
output sama dg di port T, spool (6) bergerak ke bawah sampai hole
(7) terhubung ke port P.
1. Cam3. Spring guide5. Returning spring7. Hole2. Pusher4.
Balance spring6. Spool
Gambar 7. Pilot valve saat posisi netral
Variable stroke1. Ketika control lever terus dimiringkan untuk
menggerkaan pusher (2) lebih ke bawah, hole (7) pada spool (6)
terhubung ke port P, sehingga tekanan oli dari port P mengalir ke
output port.2. Tekanan oli pada output port menekan pada bagian
bawah spool (6) sehingga terdorong ke atas.3. Bagaimanapun, spool
(6) yg bergerak ke atas akan diseimbangka oleh spring (4).
Kemudian, ketika spool (6) sudah tidak ke atas, maka tekanan pada
out put port akan bertambah.4. Karena tekanan oli di output port
naik, maka gaya yg mendorong spool (6) ke atas jg naik. Gaya ini
menekan balance spring (4), balance spring (4) tertekan sehingga
spool (6) bergerak ke atas.5. Saat spool (6) bergerak ke atas, hole
(7) tertutup, sehingga tekanan oli dari port P berhenti mengalir ke
output port.6. Ketika spool (6) bergerak ke bawah, balance spring
(4) tertekan. Tekanan oli di output port sama dg tekanan pada
bagian baah spool (6) posisinya diseimbangkan oleh tekanan
pegas.
Gambar 8. Pilot valve saat posisi variable stroke
Full stroke1. Ketika control lever pada posisi ful stroke,
pusher (2) bergerak ke bawah sampai pusher (2) menyentuh sambungan
casing.2. Pada saat itu, bagian bawah pusher (2) langsung menekan
spool (6). Oleh karena itu, tekanan oli pada output port bertambah
karena hole (7) pada spool (6) selalu terbuka.Catatan: total lever
stroke untuk control lever fornt attachment dan swing tergantung
ukuran stroke (E) dari pusher (2). Sedangkan untuk control lever
pada travel ditentukan ukuran stroke (E) dari cam (E).
Gambar 9. Pilot valve saat posisi full stroke
2) Pilot Shut-Off ValvePilot shut-off valve adalah switch yang
dioperasikan secara manual. Spool dalam pilot shut-off pilot valve
bekerja dengan cara berotasi untuk posisi on dan off-nya. Posisi on
dan off adalah aliran yang menuju ke pilot valve.
Posisi LOCK. Tekanan oli dari pilot pump tidak dialirkan ke
pilot valve, tetapi diarahkan ke signal control valve. Ketika
control lever dioperasikan, maka pilot valve tidak akan
bekerja.Posisi UNLOCKPilot shut-off valve dalam posisi On. Tekanan
oli dari pilot pump mengalir ke pilot valve. Ketika control lever
dioperasikan, pilot valve akan bekerja.
a. Posisi LOCKb. Posisi UNLOCKGambar 10. Pilot Shut-off
valve
3) Signal Control ValveSignal control valve terletak antara
pilot valve dan control valve dan berfungsin untuk mengontrol
tekanan yang digunakan untuk mengatur pompa dan berbagai jenis
valve.Bagian utama dari signal control valve adalah, shuttle valve,
shockless valve, pump1 flow rate control valve, pump2 flow rate
control valve, flow combiner valve control spool, bucket flow rate
control valve cantrol spool, swing parking brake release spool dan
arm flow rate control valve control spool.
Gambar 11. Signal control valve
Pilot Port
Gambar 12. Signal control valve sisi pilot valveSisi ke pilot
valvePort nameConnecting toNote
Port ARight pilot valveBoom raide pilot pressure
Port BRight pilot valveBoom lower pilot pressure
Port CLeft pilot valveArm roll-out pilot pressure
Port DLeft pilot valveArm roll-in pilot pressure
Port ELeft pilot valveLeft swing pilot pressure
Port FLeft pilot valveRight swing pilot pressure
Port GRight pilot valveBuccket roll-in pilot pressure
Port HRight pilot valveBuccket roll-out pilot pressure
Port ITravel pilot valveLeft travel forward piloy pressure
Port JTravel pilot valveLeft travel reverse piloy pressure
Port KTravel pilot vavleRight travel forward piloy pressure
Port LTravel pilot valveRight travel reverse piloy pressure
Port MAuxiliary pilot valveAuxiliary open pilot pressure
Port NAuxiliary pilot valveAuxiliary close pilot pressure
Port SAPump 1 regulatorPump 1 control pressure
Port SBPump 2 regulatorPump 2 control pressure
Port PIPilot shut-off valvePrimary pilot pressure
Port PHPilot shut-off valvePrimary pilot pressure
Port SHSwing parking brakeBrake release pressure
Port DFHydraulic oil tankReturning to hydraulic tank
Gambar 13. Signal control valve sisi control valve
Sisi ke control valvePort nameConnecting toNote
Port 1Control ValveBoom raide pilot pressure
Port 2Control ValveBoom lower pilot pressure
Port 3Control ValveArm roll-out pilot pressure
Port 4Control ValveArm roll-in pilot pressure
Port 5Control ValveLeft swing pilot pressure
Port 6Control ValveRight swing pilot pressure
Port 7Control ValveBuccket roll-in pilot pressure
Port 8Control ValveBuccket roll-out pilot pressure
Port 9Control ValveLeft travel forward piloy pressure
Port 10Control ValveLeft travel reverse piloy pressure
Port 11Control ValveRight travel forward piloy pressure
Port 12Control ValveRight travel reverse piloy pressure
Port 13Control ValveAuxiliary open pilot pressure
Port 14Control ValveAuxiliary close pilot pressure
Port SEControl ValveArm floe rate control valve control
pressure
Port SMHydraulic oil tankReturning to hydraulic oil tank
Port SN-Plug
Port SPHydraulic oil tankReturning to hydraulic oil tank
Port SLControl ValveFlow combiner valve control pressure
Port SKControl ValveReturning to hydraulic tank
Shuttle valveShuttle valve memilih tekanan oli yg digunakan
untuk melakukan tiap-tiap operasi dan mengarahkannya ke flow rate
control valve dan atau ke spool switch valve.
Gambar 14. Skema shuttle valve Shockless valveShockless valve
terletak pada sirkuit boom raise dan berfungsi selama operasi dari
boom lower.Boom raise1. Tekanan oli untuk boom raise diarahkan ke
port A dan mendorong spool. 2. Segera setelah itu, oli tekanan
rendah mengalir ke port 1 melalui celah C antara spool dan housing,
dan inner pasaage2.3. Pegas A lebih lemah daripada spring B. Oleh
karena itu, ketika tekanan pilot bertambah, spool bergerak ke
kiri.4. Saat spool bergerak ke kanan, port A terhubung ke port 1,
meningkatkan tekanan di port 1 sehingga spool di control valve
bergerak.Boom lower1. Ketika boom diturunkan (lower), return oli
dari spool boom raise di control valve diarahkan ke port 1.2. Spool
menutup saluran oli antara port 1 dan port A, return oli tidak
dapat mengalir langsung ke port A.3. Port 1 terhubung ke spring A
melalui passage 1 dan oil chamber melalui inner passage 2.4.
Tekanan oli pada oil chamber mengalir keluar dari celah C antara
spool dan housing, mengurangi tekanan di oil chamber. Kemudian,
spool bergerak ke kanan oleh tekanan di spring A. Maka, celah C
antara spool dan housing tertutup, menutup aliran oli.5. Ketika
celah C tertutup, tekanan di chamber oil naik, menggerakkan spool
ke kiri. Sehingga celah C terbuka lagi, mengalirkan oli ke port
A.6. Saat langkah ke 4 dan 5 berulang, tekanan oli secara bertahap
dikembalikan ke port A sehingga spool kembali secara perlahan.
Gambar 15. Shockless vavle
Pump 1 and pump 2 flow rate control valveValve ini mengirim
tekanan Pi ke regulator pompa dalam merespon tekanan dari pilot
valve.1. Tekanan oli dari pilot valve diarahkan ke sisi spring
chamber setelah melalui shuttle valve.2. Kemudian, spool bergerak
ke kanan, menyebabkan tekanan pilot primary mengalir ke port SA
atau SB.3. Oleh karena itu, tekanan pd port SA atau SB meningkat.4.
Tekanan oli pada port SA atau SB mendorong ujung kanan dari spool.
Jadi, spool bergerak kembali ke kiri sampai gaya tekanan di port SA
atau SB seimbang dengan gaya tekanan pilot di spring chamber
sehingga tekanan di port SA atau SB berhenti naik.
Gambar 16. Pump flow rate control valve
4) RegulatorRegulator mengatur flow rate dari pompa atas respon
dari berbagai perintah tekanan sinyal sehingga daya untuk memutar
pompa tidak melebihi daya engine. Bagian utama dari regulator
adalah spring (1), sleeve A (2), sleeve B (7), spool A (3), spool B
(6), piston (4), load piston (5), inner spring (8) dan outer spring
(9). Sesuai variasi tekanan perintah, regulator membuka dan menutup
sirkuit ke servo piston (10), kemiringan dari cylinder block (11)
berubah dan flow rate pompa terkontrol.
Gambar 17. Skema dari regulatorBeberapa Control pada regulator
Control by pump control pressureKetika control lever dioperasikan,
valve pengontrol flow rate pompa pada signal control valve mengatur
pump control pressure (Pi) yg merupakan respon dari gerakan lever.
Ketika regulator menerima tekanan Pi, regulator mengontrol flow
rate dari pompa sesuai tekanan Pi. Ketika control lever
dioperasikan, Pi bertambah dan regulator menaikkan flow rate dari
pompa. Ketika control lever kembali ke posisi normal, Pi berkurang
dan regulator menurunkan flow rate dari pompa.
Control by own or opponent pump delivery pressureRegulator
menerima tekanan delivery pump Pd1 dan Pd2. Jika tekanan dari kedua
pompa bertambah melebihi garis P-Q, regulator mengurangi flow rate
kedua pompa dan output pompa dikembalikan ke garis P-Q. Oleh karena
itu, engine terlindungi dari overload.
Control by pilot pressure from Torque Control Solenoid ValveMain
controller (MC) beroperasi atas data kecepatan target engine dan
kecepatan aktual engine dan keluaran berupa signal ke torque
control solenoid valve. Karena dapat sinyal dari MC, torque control
solenoid valve mengirimkan tekanan pilot (Pps) ke regulator untuk
mengurangi flow rate dari pompa.
5) Solenoid Valve UnitFungsi dari solenoid valve unit adalah
untuk mengontrol regulator pompa, control valve dan servo piston
dari travel motor. Solenoid valve terdiri dari empat solenoid valve
yaitu SE, SC, SI, SG.SE* : mengontrol arm flow rate terletak pada
control valve.SC : mengontrol arm regenerative valve yang terletak
di dalam control valve.SI : mengontrol servo piston pada motor
travel (pemilihan kecepatan travel)SG : berfungsi untuk
meningkatkan kekuatan pressure pada main relief valve
Gambar 18. Solenoid valve unit
Proportional Solenoid ValvePada penerimaan sinyal arus listrik
dari MC, proportional solenoid valve mengeluarkan tekanan hidrolik
yg sebanding dengan arus listrik. Tanpa aliran (netral)Pegas
mendorong spool ke kanan, menghubungkan output port S ke port T
(tangki). Dengan aliranSolenoid mendorong spool ke kiri untuk jarak
yang sebanding dengan arus listrik yang mengalir ke solenoid. Pilot
oli dari port P mengalir ke output port S, meningkatkan tekanan
pada port S. Tekanan pada port S menekan dua dinding dari spool
(lihat detail a).Karena area dari dinding berbeda, maka tekanan
akan mendorong spool ke kanan. Saat tekanan pada port S bertambah,
gaya dorong spool ke kanan juga bertambah. Ketika gaya ini melebihi
gaya untuk mendorong spool ke kiri oleh solenoid, spool bergerak ke
kanan, menutup aliran antara output port S dan port P. Akibatnya,
tekanan yang naik pada port S dihentikan.
Gambar 19. Proportional solenoid valve
b. Operation control circuit Pilot valves digunakan untuk
mengontrol tekanan oli dari pilot pump untuk kerja spool control
valve. Signal control valve terpasang antara pilot valve dan
control valve. Shockless valve (pada sirkuit boom lower) terpasang
pada signal control valve berfungsi untuk meredam gerakan cepat
(tiba2) dari spool di control valve. Boom electronic cushion
solenoid valve terpasang antara pilot valve (kanan) dan signal
control valve. Valve ini mengurangi benturan ketika boom mencapai
posisi langkah penuh.
c. Pump control circuit Pump flow rate control by flow rate
control pressure PiTekanan oli dari pilot valve, oleh shuttle valve
dalam signal control valve diarahkan baik ke flow rate cotrol valve
pompa 1 ataupun flow rate control valve pompa 2 untuk menggeser
flow rate control valve. Ketika flow rate control valve pompa 1
atau pompa 2 bergeser, tekanan oli dari pilot pump diarahkan ke
main pump1 atau main pump 2 sebagai flow rate control pressure
Pi.Catatan: ketika boom, arm, bucket, auxiliary, travel (right)
bekerja, maka flow rate control pressure Pi diarahkan ke main pum
1. Sedangkan ketika boom, arm, swing dan atau travel (left) yang
bekerja, maka flow rate control pressure Pi diarahkan ke main pump
2. Torque control (speed sensing) by torque control solenoid
valveSetelah tekanan oli dari pilot pump diatur oleh torque control
solenoid valve, maka kemudian diarahkan ke main pump 1 atau main
pump 2 sebagai speed sensing pressure.
Gambar 20. Diagram operational control circuit
Gambar 21. Diagram pump control circuit
d. Valve control circuitValve-valve yang dikontrol oleh tekanan
oli dari pilot valves adalah: Boom lower pilot pressure; boom anti
drift valve Arm roll-In pilot pressure; arm anti drift valve
Auxiliary pilot pressure; auxiliary flow combiner valve, bypass
shut-Out valve (ketika spool auxiliary digunakan) Solenoid SC: Arm
regenerarive Solenoid SE : Arm Flow rate control valve Solenoid SG:
Main relief valve (increasing the set pressure) Dan lain-lain
e. Swing parking brake release circuitKetika front attachment
dan atau fungsi swing dioperasikan, maka tekanan oli dari pilot
pump oleh shuttle valve di dalam signal control valve diarahkan
untuk menggeser spool dari swing parking brake.Akibatnya, release
signal pressure diarahkan ke swing motor, membuka swing parking
brake.
f. Travel motor swash angle control circuitTekanan oli dari
pilot pump melalui solenoid valve SI mengatur sudut dari travel
motor.
Gambar 22. Valve control circuit
Gambar 23. Diagram dari swing parking brake circuit dan travel
motor swash angle control circuit
2. Main Circuit Main pump (1 dan 2) mengalirkan oli hidrolik
dari tangki hidrolik. Main pump 1 dan main pump 2 memberikan oli
bertekanan ke 4-spool control valve, dan 5-spool control valve. Oli
bertekanan diarahkan ke motor atau silinder atas respon dari
operasi dari spool di control valve. Oli kembali dari motor atau
silinder mengalir kembali ke tangki hidroli melalui control valve
dan oil cooler. Ketika temperatur oli rendah (viskositas tinggi),
maka akan sulit mengalir pada oil cooler. Sehingga dengan membuka
bypass check valve, oli hidrolik akan mengalir ke tangki hidrolik
tanpa melalui oil cooler.
Gambar 24. Sirkuit Diagram dari Main circuit hydraulic
a. Komponen Valve pada main circuit1) Check Valve
Gambar 25. Aplikasi check valve
Pada gambar di atas, terdapat satu rangkaian sistem hidrolik
dengan beberapa check valve yang terpasang di jalur yang berbeda
dan tentunya memiliki fungsi yang berbeda juga. Check valve 1
terpasang di pump delivery line dan biasa dikenal sebagai load/lift
check valve. Load check valve umumnya terpasang pada sirkuit
cylinder. Fungsi utama dari load check valve ini sendiri adalah
sebagai penahan tekanan balik atau pump protect manakala terjadi
beban kejut akibat benturan pada cylinder. Saat terjadi benturan,
maka akan terjadi tekanan tinggi secara tiba-tiba. Tekanan tersebut
akan diteruskan ke segala arah, termasuk menuju ke pompa. Dengan
adanya load check valve ini, maka tekanan yang menuju pompa akan
tertahan di check valve, sehinga pompa akan terhindar dari
kerusakan. Fungsi ke dua dari load check valve adalah untuk menahan
tekanan balik saat posisi attachement menggantung. Sebagai contoh,
saat boom raise dan lever boom dilepas, maka tekanan di sisi bottom
cylinder boom akan ditahan oleh spool. Apabila terdapat kebocoran
pada spool, maka bisa saja tekanan tersebut akan menuju ke tangki
melalui spool. Dengan adanya load check valve tersebut, maka load
check valve lah yang akan menahan tekanan tersebut.Check valve 2
bekerja bersama-sama dengan orifice dan dikenal dengan nama Slow
return valve. Aktualnya, valve ini adalah sebuah check valve,
dengan sebuah lubang (orifice) di badannya. Orifice tersebut bisa
fixed, tetapi ada juga yang variable. Pada gambar, saat cylinder
retract, maka aliran oli dari control valve akan menuju cylinder
rod side melalui check valve. Dengan kata lain aliran oli yang
menuju cylinder tidak dihambat. Saat cylinder extend, oli dari
cylinder rod side yang menuju ke control valve tidak bisa melewati
check valve, sehingga oli tersebut akan melewati orifice. Hal ini
mengakibatkan aliran oli tersebut dihambat, sehingga gerakan
cylinder pun terkontrol. Umumnya Slow return valve ini letaknya
menempel di cylinder, bukan di control valve.Check valve 3 dikenal
dengan nama make up atau anti cavitation valve. Valve ini biasanya
dipasangkan dengan sebuah relief valve. Pada unit kecil relief
valve dan make up valve ini menjadi satu komponen yang tak
terpisahkan, sedang pada unit besar biasanya antara relief valve
dan make up valve ini terbagi menjadi dua komponen yang terpisah,
kendati bekerjanya tetap saling berkaitan. Fungsi valve ini adalah
untuk mengalirkan oli dari tangki menuju ke sistem saat terjadi
kevakuman, untuk mencegah terjadinya kavitasi di dalam system
hidrolik. Saat actuator bergerak akibat external force, maka pada
satu sisi akan timbul tekanan yang sangat tinggi, dan di sisi
satunya akan terjadi vakum karena aliran oli dari pompa telah
berhenti. Pada sisi bertekanan tinggi, oli akan dibuang ke tangki
melalui relief valve. Dan pada sisi yang vakum, oli akan dialirkan
dari tangki untuk mengisi kevakuman tersebut melalui make up
valve.
2) Flow combiner valve Ketika kerja kombinasi dari front
attachment dan travel, spool dari combiner control valve yang
berada di signal control valve bergeser. Ketika spool dari combiner
flow control bergeser, tekanan oli dari main pump1 mengalir ke
spool dari travel kiri. Oleh karena itu, tekanan oli dari main
pump1 diarahkan ke spool travel kanan dan kiri. Kemudian, tekanan
oli dari main pump2 diarahkan ke front attachmen dan swing.
Akibatnya, ketika kerja kombinasi dari travel, front attachment dan
swing, unit dapat berjalan lurus.
Gambar 26. Flow combiner valve
Gambar 27. Aplikasi flow combiner valve
3) Main relief valveMain relief valve mencegah tekanan pada
sirkuit utama dari kenaikan tekanan yang melebihi set-pressure,
selama aktuator (motor dan silinder hidrolik) bekerja. Sehingga
kebocoran oli pada sambungan hose dan pipa serta kerusakan dari
aktuator dapat dicegah.Cara kerja: Tekanan dalam port HP (main
circuit) pilot poppet melalui orifice A pada main poppet, dan
orifice B pada dudukan.Ketika tekanan pada port HP naik melebihi
tekanan dari pegas B, pilot poppet akan membuka, sehingga oli akan
mengalir ke port LP (tangki hidrolik) melalui saluran dan celah di
sekitar sleeve.Pada saat itu, perbedaan tekanan terjadi antara port
HP dengan spring chamber.Jika perbedaan tekanan bertambah melebihi
tekanan spring A, main poppet membuka sehingga oli dari port HP
mengalir ke port LP (tangki).
Menambah set-pressurePilot pressure dari katup solenoid (SG)
diarahkan ke port SG, piston akan menekan spring B. Sehingga
kekuatan spring B akan bertambah. Oleh karena itu, tekanan yg
diperlukan untuk membuka pilot poppet naik, atau set-pressure dari
relief valve naik.
Gambar 28. Main relief valve
4) Overload relief valveOverload relief valve terletak di boom,
arm, bucket. Overload relief valve mencegah tiap sirkuit aktuator
dari kenaikan tekanan berlebihan ketika aktuator bergerak karena
terkena beban luar. Selain itu, ketika tekanan sirkuit aktuator
dikurangi, aliran oli hidrolik dari tangki untuk mencegah
terjadinya kavitasi (fungsi dari make up).Relief operation Tekanan
dalam port HP (sirkuit aktuator) mendorong pilot poppet melalui
sebuah orifice dalam piston. Ketika tekanan di port HP bertambah
melebihi tekanan dari pegas B, pilot poppet akan terdorong dan
tekanan oli akan mengalir ke port LP (tangki) melalui saluran A dan
celah sekitar sleeve. Pada saat itu, perbedaan tekanan terjadi
antara port HP dan spring chamber dikarenakan orifice. Jika
perbedaan tekanan ini bertambah melebihi tekanan pegas A, main
poppet membuka sehingga di port HP mengalir ke port LP. Dengan
demikian, tekanan sirkuit aktuator berkurang. Ketika tekanan sudah
berkurang sampai ke tekanan yg diperbolehkan, piston dan main
poppet menutup oleh spring A.
Gambar 29. Overload relief valve saat relief
Make-Up Operation Ketika tekanan di port HP (sirkuit aktuator)
berkurang sampai lebih rendah drpd port LP (tangki), sleeve
bergerak ke kanan. Oli hidrolik mengalir ke port HP dari port LP
dan kavitasi dapat dicegah. Ketika tekanan dalam port HP sudah
tinggi, sleeve tertutup oleh gaya spring C.
Gambar 30. Overload relief valve saat make-up
5) Regenerative valveRegenerative valve terdapat pada sirkuit
boom lower, arm roll-in, dan bucket roll-in. Regenerative valve
menambah kecepatan silinder dan menambah controllability.Cara
kerjaBoom regenerative valve dan baucket regenerative valve Ketika
bucket roll-in, return oil dari sisi rod silinder masuk lubang di
spool dan melalui check valve. Pada saat itu, jika tekanan pada
silinder sisi bottom lebih rendah drpd sisi rod, check valve
terbuka. Kemudian, return oil pada silinder sisi rod mengalir
kedalam sisi bottom bersama dengan oli yg dari pompa, sehingga
kecepatan silinder bertambah. Ketika silinder sdh bergerak penuh,
tekanan pada silinder sisi bottom lebih tinggi drpd sisi rod. Oleh
karena itu, check valve tertutup dan proses regenerative berhenti.
Gambar 31. Proses regenerative
Arm regenerative valveSaat normal Selama operasi dari arm
roll-in normal, return oil dari silinder sisi rod mengalir ke
chamber B melalui notch (C) pada spool arm1. Return oil dibagi dari
chamber B. Satu mengalir ke tangki melalui notch (A) pada spool
arm1. Yang lain mengalir ke tangki melalui hole (orifice) pada
spool dari arm regenerative valve. Saat tekanan pada silinder di
sisi bottom lebih besar drpd tekanan di sisi rod, check valve tetap
tertutup. Akibatnya, tekanan oli pada silinder di sisi rod tidak
mengalir ke silinder sisi bottom, proses regenerative tidak
terjadi.Saat regenerative Ketika solenoid valve (SC) diaktifkan
oleh sinyal dari main controller, pilot pressure menggeser spool
pada arm regenerative valve. Tekanan oli dari chamber B (sisi rod)
tertutup oleh spool dari arm regenerative valve. Tekanan oli yg
mengalir ke tangki dari chamber hanya melalui notch (A) pada spool
arm1, tekanan di chamber B bertambah. Tekanan pada silinder di sisi
rod menjadi lebih besar dari pada sisi bottom. Akibatnya, tekanan
pada sisi rod membuka check valve, dikombinasikan dengan tekanan
oli dari main pump2 bersama-sama dan mengalir ke silinder pada sisi
bottom. Proses regenerative terjadi dengan cara di atas dan
menambah kecepatan silinder.
Gambar 31. Arm regenerative valve
Gambar 32. Proses regenerative
6) Anti-Drift valveAnti drift valve terpasang sirkuit dari
silinder boom pada sisi bottom, dan silinder arm pada sisi
digunakan untuk mencegah silinder mengalami drift.Holding operation
Ketika control lever pd posisi netral, switch valve pada anti drift
valve tidak bergeser. Tekanan pada boom silinder sisi bottom (arm
pd sisi rod) lewat melalui switch valve dan mendorong check valve
pd anti drift valve. Akibatnya, karena check valve terdorong dan
return circuit dari silinder ditutup, sehingga cylinder drift dapat
dikurangi.Releasing operation Ketika arm roll-in atau boom lower,
tekanan oli dari pilot valve mendorong piston dalam anti drift
valve dan menggeser switch valve. Oli di spring chamber dari check
valve mengalir kembali ke tangki melalui saluran di switch valve.
Ketika tekanan di spring chamber berkurang dan tekanan oli dari
silinder sisi bottom lebih besar dari pada tekanan di spring
chamber dan gaya pegas, check valve bergerak ke kanan karena
perbedaan luasan. Akibatnya, return oil dari boom silinder sisi
bottom (arm silinder sisi rod) mengalir ke spool.Penurunan tekanan
pada spring chamber dengan dikurangi oleh orifice pada swtch valve,
check valve dicegah dari bergerak terlalu cepat dan benturan
dikurangi waktu boom lower.
Gambar 33. Proses anti-drift
Gambar 34. Anti-drift valve
7) Flow Rate Control ValveFlow rate control valve terdapat pada
sirkuit boom, arm, bucket dan auxiliary, membatasi oli pada sirkuit
selama kerja kombinasi dan memberikan prioritas ke aktuator yg
lain.Flow rate control valve dioperasikan selama kerja kombinasi
ditunjukkan di bawah ini.Flow control valveCombined operation
BoomBoom lower (operasi dg front attachment di atas tanah
(tekanan tinggi pada sisi bottom))
Arm1Swing dan Arm Roll-In
Arm2Swing, Boom Raise dan Arm Roll-In
BucketBoom Raise dan Arm Roll_in
AuxiliaryFront attachment dan Auxiliary
Arm Flow Rate Control ValveNormal operation Tekanan oli dari
pump2 mendorong check valve pada poppet valve. Dengan switch valve
yang biasanya terbuka, tekanan oli dari pump2 membuka check valve
mengalir ke spool arm1. Jika beban pada aktuator tinggi, poppet
valve terbuka dan tekanan oli dari pump2 mengalir ke spool arm1.
Oleh karena itu, aliran yang mengalir melalui spool arm1 naik dan
kecepatam arm naik.
Gambar 35. Arm flow rate operation (saat normal)
Flow rate control operation Switch valve dalam flow rate valve
dari arm1 bergeser oleh tekanan pilot dari spool flow rate dari
arm1 pada signal control valve. Maka dari itu, tekanan balik dalam
poppet valve bertambah dan gaya untuk menutup poppet valve muncul.
Akibatnya, poppet valve membatasi aliran ke spool arm1 dan
tekananoli disuplai ke sisi swing yang tekanan bebannya lebih
tinggi.
Gambar 36. Arm flow rate operation (saat kerja)
(a)
(b)
(c)Gambar 37. Arm flow rate control valve
8) Digging Regenerative ValveDigging regenerative valve terletak
pada return circuit dari boom lower dan berfungsi selama kerja
kombinasi dari boom raise dan arm roll-inKetika digging
regenerative valve bergeser, tekanan oli dari silinder boom sisi
rod (return side) melalui digging regenerative valve dikombinasikan
dengan tekanan oli dari pump2 dan mengalir ke spool arm1. Oleh
karena itu, kecepatan dari arm roll-in bertambah.Cara kerja: Ketika
solenoid valve unit SF dapat sinyal dari MC, tekanan oli dari pilot
pump mengalir ke port SF melalui solenoid valve (SF). Tekanan oli
dari port SF mendorong ujung spool melalui inner passage. Spool
bergerak ke bawah oleh tekanan dari pegas. Oleh karena itu, tekanan
oli dari silinder boom pada sisi rod (return side) membuka check
valve, dikombinasikan dengan tekanan oli dari pump2 dan mengalir ke
spool arm1. Akibatnya, aliran ke silinder arm bertambah, kecepatan
arm roll-in juga bertambah.
Gambar 38. Digging Regenerative Valve
Gambar 39. Sirkuit diggingregenerativeb. Neutral circuitKetika
kontrol lever dalam posisi netral, tekanan oli dari main pump lewat
melalui control valve dan kembali ke tangki hidrolik.
Gambar 40. Sirkuit Netral
c. Single operation circuitTekanan oli dari main pump 1
diarahkan ke 4-spool control valve dan kemudian diarahkan ke tiap
spool yaitu, travel (kanan), bucket, boom 1, dan arm 2.Tekanan oli
dari main pump 2 diarahkan ke 5-spool control valve dan kemudian
diarahkan ke tiap spool, yaitu : swing, arm1, boom 2 dan travel
(kiri).Boom dan arm digerakkan oleh tekanan oli dari ke-2 main
pump. Tekanan oli dari tiap main pump dikombinasi dan dialirkan
secara bersama-sama.
d. Combined operation circuit Swing and boom raise operation
Ketika boom naik (raise) sambil swing, tekanan oli dari pilot
menggeser/menggerakkan spool swing, boom1 dan boom2. Tekanan oli
dari main pump 1 mengalir ke silinder boom melalui sirkuit paralel
dan spool boom 1, untuk boom naik. Tekanan oli dari main pump 2
mengalir ke motor swing melalui spool dari swing. Pada saat yang
sama, tekanan oli dari main pump 2 mengalir melalui sirkuit paralel
dan setelah dikombinasikan dengan aliran dari main pump 1, mengalir
ke boom cylinder, menaikkan boom bersama-sama dengan tekanan oli
dari main pump 1.
Gambar 41. Combined operation circuit (swing & boom
raise)
Travel and arm Roll-In Operation Ketika arm bergerak roll-in
dibarengi dengan traveling, tekanan oli dari pilot pump
menggerakkan spool dari travel, arm1 dan arm2. Pada saat yang sama,
tekanan oli dari pilot pump pada travel kanan menggerakkan spool
dari flow combiner valve yang terdapat pada signal control valve.
Tekanan oli dari spool flow combiner valve kontrol diarahkan ke
flow combiner valve, kemudian menggerakkan flow combiner valve.
Tekanan oli dari main pump1 menggerakkan motor travel kanan melalui
spool travel kanan. Pada saat yang sama, tekanan oli dari main
pump1 lewat melalui flow combiner valve dan spool travel kiri dan
menggerakkan motor travel kiri. Tekanan oli dari main pump2
mengalir ke arm cylinder melalui spool arm1, menggerakkan arm.
Akibatnya, tekanan oli dari main pump2 digunakan hanya untuk kerja
arm. Tekanan oli dari main pump1 sama saja diarahkan ke motor
travel kanan dan motor travel kiri, sehingga unit dapat berjalan
lurus.
Gambar 42. Combined operation circuit (Travel and arm
Roll-In)
Auxiliary circuit Ketika front attachment semisal hydraulic
breaker digunakan, tekanan oli dari hydraulic breaker pilot valve
diarahkan ke auxiliary flow combiner valve dan bypass shut-out
valve. Oleh karena itu, netral circuit pada 4-spool control valve
ditutup sehingga oli dari main pump1 diarahkan ke spool auxiliary
melalui auxiliary flow combiner valve.
Gambar 43. Auxiliary circuitIII. SISTEM KONTROL DALAM HIDROLIK
EXCAVATOR
Main controller (MC) digunakan untuk mengontrol operasional dari
excavator. Sinyal elektronik dari engine control dial, berbagai
sensor dan switches dikirim ke Main Controller. Setelah memproses
sinyal yang diterima dalam logic circuit, MC mengirim sinyal
kontrol ke solenoid valve, dan sirkuit kontrol yg lain untuk
mengatur engine, motor dan valve-valve.
Gambar 44. Input dan output sinyal pada Main Controller
1. Pump controlPump control system mempunyai fungsi untuk: Speed
sensing control Pump 1 flow rate limit control Pump 2 flow rate
limit control
Lay out dari pump control system
Gambar 45. Lay out dari sistem kontrol pompa
a. Speed sensing controlFungsi : mengontrol flow rate pompa yang
merupakan respon dari perubahan kecepatan engine yang bervariasi
akibat beban, sehingga output engine dapat dimanfaatkan secara
efisien.
Cara kerja: Target kecepatan engine diatur oleh engine control
dial. MC menghitung perbedaan kecepatan antara kecepatan target dan
kecepatan aktual yang dimonitor oleh N sensor. Kemudian, MC
mengirim sinyal ke torque control solenoid valve. Torque control
solenoid valve memberikan tekanan oli dari pilot pump sebagai
respon ketika ada sinyal yang diterima dari MC, ke regulator pompa
untuk mengontrol flow rate pompa. Jika beban engine bertambah dan
kecepatan aktual engine lebih rendah dari kecepatan target, sudut
dari pompa akan dikurangi sehingga flow rate pompa juga akan
berkurang. Sehingga beban engine berkurang, mencegah engine stall.
Jika kecepatan aktual engine lebih cepat dari kecepatan target,
sudut pompa akan bertambah sehingga flow rate pompa akan bertambah,
dan output engine dapat digunakan secara efisien.
Gambar 46. Lay out speed sensing control
b. Pump 1 flow rate limit control (pada unit dg sensor
auxiliary)Fungsi: Membatasi flow rate dari main pump1, ketika front
attachment (terutama vibrating hamer) digunakan.Cara kerja: Ketika
fornt attachment digunakan, MC menerima sinyal dari sensor tekanan
auxiliary. Maka MC menggerakkan maximum flow rate limit solenoid
valve dari main pump1 untuk mengurangi maximum pump flow rate.
Gambar 47. Lay out Pump flow rate control2. Valve controlSistem
valve control berfungsi untuk Power digging control Auto power lift
control Arm flow rate control Arm regenerative control Travel motor
swash angle control Auxiliary flow rate control
Gambar 48. Lay out dari valve control systema. Power digging
controlFungsi : menambah daya digging secara temporari dengan
menambah tekanan relief.Cara kerja: Maksimum 8 detik setelah switch
untuk power digging dihidupkan, MC secara kontinu akan mengaktifkan
solenoid valve (SG) yang mengalirkan oli dari pilot pump ke main
relief valve, menaikkan relief set-pressure.
Gambar 49. Power digging controlb. Auto Power Lift ControlFungsi
: Menambah tekanan oli saat menaikkan boom.Cara kerja: MC
mengaktifkan solenoid valve (SG) ketika menerima sinyal dari sensor
tekanan (boom naik) dan sensor tekanan main pump1. Solenoid valve
(SG) mengirim oli ke relief valve, menambah set-pressure dari
relief valve.Syarat: Sensor tekanan boom naik : ada sinyalSensor
tekanan pompa 1 : tekanan tinggiSensor tekanan arm roll-in : nol
(control lever dalam posisi netral)
Gambar 50. Auto power lift controlc. Arm Flow Rate ControlFungsi
: memberikan prioritas tekanan oli dari main pump2 mengalir ke
spool swing motor daripada ke ke spool arm1 untuk memastikan tenaga
swing. Cara kerja: MC mengaktifkan solenoid valve (SE) ketika
menerima sinyal dari sensor tekanan main pump2 dan sensor tekanan
swing & sensor tekanan arm. Solenoid valve (SE) mengirimkan
pilot pressure oil ke arm flow rate control sehingga saluran
parallel ke spool arm1 dipersempit (restricted). Dengan demikian,
spool untuk swing diprioritaskan, memastikan tenaga swing, mencegah
upperstructure berputar karena gaya reaksi saat arm roll
in.Syarat:Sensor tekanan main pump2 : tekanan tinggiSensor tekanan
Swing : harus ada sensorSensor tekanan arm : mengeluarkan
sinyal
Gambar 51. Arm flow rate control
d. Arm regenerative controlFungsi: mengakselerasi kecepatan arm
roll-in ketika arm sedang roll inCara kerja: MC mengaktifkan
solenoid (SC) sehingga solenoid valve mengirimkan pilot pressure
untuk menggerakkan arm regenerative valve ketika ada sinyal dari
sensor tekanan main pump2, sensor tekanan swing, sensor tekanan arm
roll-in, sensor tekanan boom naik. Saat arm regenerative valve
bergeser, aliran oli dari arm silinder pada sisi rod yg menuju ke
tangki hidrolik ditutup. Kemudian oli tersebut dikombinasikan
dengan oli dari pompa dan diarahkan ke silinder arm pada sisi
bottom untuk menambah kecepatan silinder arm ketika roll-in.Syarat
:Sensor tekanan main pump2 : low pressureSensor tekanan Arm roll in
: high outputSensor tekanan Swing atau boom : outputing signal.
Gambar 52. Arm regenerative control
e. Travel Motor Swash Angle ControlFungsi : Mengontrol mode
travelCara kerja: ketika switch mode travel dalam posisi SLOW,
sudut dari swash plate dalam posisi maksimum sehingga kecepatan
travel adalah lambat.Ketika MC menerima sinyal dari sensor tekanan
travel, sensor tekanan main pump1 dan sensor tekanan main pum2
untuk mode kecepatan FAST, MC mengaktifkan solenoid (SI). Kemudian
solenoid (SI) mengirimkan pilot pressure ke pengatur sudut (Swash
plate), mengurangi sudut swash angel ke minimum sehingga kecepatan
travel bertambah.Syarat:Sensor tekanan travel : ONSensor tekanan
front attachment : OFFSensor tekanan main pump 1 dan 2 : tekanan
rendahSensor control tekanan main pump1 dan 2 : tekanan tinggi
Gambar 53. Travel motor swash angle control
f. Auxiliary Flow Rate Control (hanya pada unit dg sensor
tekanan auxiliary dan solenoid untuk flow rate auxiliary)Fungsi :
menyempitkan oli yang ke spool auxiliary ketika kerja kombinasi
swing, boom raise, dan arm roll in saat menggerakkan front
attachment menggunakan spool auxiliaryagar saat kerja kombinasi
dapat terkontrol dg baik.Cara kerja: MC mengaktifkan solenoid dari
auxiliary flow rate, sehingga spool auxiliary dikecilkan
alirannya.Syarat: Sensor Tekanan auxiliary : ONSwing, boom, raise,
sensor tekanan arm roll-in : ON
Gambar 54. Auxiliary flow rate control
OPEN CENTER VALVES WITH SERIES CONNECTIONNote: Oil displaced
from rod end of cylinder is available to the #2 valve*If Valve # 2
is activated, will the cylinder move?Will Valve #2 have more, less,
or the same pressure as valve #1?#1#2#355As we retract cylinder 1,
oil from the head end of cylinder 1 will flow through valve 2 to
retract cylinder 2. Both cylinders would retract together. That is,
at least, until cylinder 1 or cylinder 2 reaches the end of its
stroke.
What would happen to flow to the number 2 circuit after cylinder
1 is fully extended? It would all be taking the path of least
resistance, which is over the relief valve! So, would the second
circuit receive any flow for operation? The second circuit would
not receive any flow!
If the number 2 cylinder were to reach the end of its stroke
first, the increase in resistance would also cause the relief valve
to open and cylinder 1 would stop as well.
As we can see, there are limitations to open centered systems
because the connection between circuits will be series. Lets take a
look at some system modifications that will provide more
functionality of open centered systems.
OPEN CENTER VALVES WITH SERIES/PARALLEL CONNECTIONWhen any valve
is operated, the return is closed and oil is available to all
valves through the parallel line.Neutral ReturnParallel
Line#1#2#366Notice, that when valve 1 is put into the extend
position, return oil from the first cylinder is routed directly to
sump. At the same time, the series connection is blocked, but a
separate connection is made to all three valves in a parallel
connection. The other two valves block the passages from this
parallel connection when they are in neutral.
In neutral the oil passes through the valves in series and
returns to the reservoir.OPEN CENTER VALVES WITH SERIES
CONNECTION33Here we see open centered valves in a series
connection. In the neutral position * hydraulic oil is provided to
all three Directional Control valves and returns to the reservoir.
Lets view what occurs when we retract a cylinder, next.
Reminder: In neutral, the oil passes through the valves in
series and returns to the reservoir.
OPEN CENTER VALVES WITH SERIES CONNECTIONWhen the valve is
operated, the returnis closed.Note: Oil displaced from rod end of
cylinder is available to the #2 & #3 valve*If Valve # 2 is
activated, will the cylinder move?#1#2#344Here we see the valve 1
moved to the retract position so oil is flowing to the rod end of
the cylinder. * The oil in the head end of the cylinder flows
through the other two valves and back to the reservoir. What would
happen if we opened valve 2?