## PERANCANGAN SILINDER HIDROLIK PADA MESIN MOLDING KARET DENGAN KAPASITAS 25 TON
Muhammad Al Haramain * , Riki Effendi, Harmanung Adi Susilo Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta Jl. Cempaka Putih Tengah 27 Jakarta, DKI Jakarta, Indonesia
* Email: alharamain@ftumj.ac.id
Diterima: 23-05-2017 Direvisi: 28-05-2017 Disetujui: 01-06-2017

## ABSTRAK
Sistem  hidrolik  secara  luas  telah  dipergunakan  untuk  berbagai  macam  alat.  Sistem  yang dikembangkan  dari  hukum  pascal  ini  menjadi  salah  satu  ilmu  yang  vital  penggunaannya  di  dunia industri.  Mulai  dari  usaha  kecil  semacam  tempat  pencucian  mobil  sampai  dengan  industri  besar seperti mesin  molding.  Komponen  yang  tersusun  dalam  silinder  hidrolik  meliputi tabung,  piston,  as rod,  gland,  cover,  dan seal.  Setiap  komponen  mempunyai  fungsi  dan  peranan  masing-masing  dan jenis  seal  disetiap  komponen  juga  berbeda  tipe,  untuk  material  komponen  silinder  hidrolik  tidak harus  tahan karat karena oli hidrolik selain untuk penggerak juga berfungsi untuk melumasi  komponen silinder  hidrolik.  Semakin  besar  tekanan  di  dalam  tabung  hidrolik  semakin  tebal  pula  dinding tabung  hidrolik,  agar  seal  tidak  terjadi  kebocoran  jenis  profil  dan  material  harus  sesuai  dengan keadaan  silinder  hidrolik, untuk  teknik  sambungan di dalam komponen silinder  hidrolik  juga  harus diperhatikan  seperti  saat  pengelasan,  bahan  kawat  las  harus  sesuai  dengan  material  yang  akan  di las.  Untuk  metode  yang  digunakan  dalam  perancangan  silinder  hidrolik  pada  mesin  molding  karet adalah  metode  analisis  kolom  lurus  terbeban  di  pusat  untuk  as  rod,  metode  MAWP  ( Maximum Allowable Working Pressure )  untuk kekuatan tabung. Hasil dari  perancangan ini adalah untuk kolom lurus  terbeban  di  pusat  berukuran  pendek,  dan  untuk  kekuatan  tabung  mampu  menahan    tekanan 607,74 bar serta biaya yang  dibutuhkan  untuk  membuat  silinder  hidrolik  pada  mesin  molding  karet sangatlah  terjangkau.
Kata kunci: silinder hidrolik, seal hidrolik, mesin molding , MAWP.

## ABSTRACT
The  hydraulic  system  has  been  widely  used  for  various  tools.  The  system  developed  from Pascal's  law  becomes  one  of  the  vital  knowledge  that  its  use  in  the  industrial  world. Ranging  from  small  businesses  to  some  kind  of  a  car  wash  with  large  industries  such  as molding  machine.  The  components  are  arranged  in  the  hydraulic  cylinder  includes  a tube,  piston,  rod  axles,  gland,  and  seal.  Each  component  has  the  function  and  role  of each  and  every  component  seal  types  are  also  different  types,  for  a  material  component of  the  hydraulic  cylinder  must  not  rustproof  for  hydraulic  oil  in  addition  to  the  driving also  serves  to  lubricate  the  hydraulic  cylinder  components.  The  greater  the  pressure  in the  hydraulic  tube  is  getting  thicker  the  hydraulic  tube  wall,  so  that  the  seal  does  not  leak type  of  profile  and  material  must  be  in  accordance  with  the  state  of  the  hydraulic  cylinder, for  the  connection  technique  in  the  hydraulic  cylinder  components  should  also  be considered  such  as  when  welding,  welding  wire  material  must  be  in  accordance  with  the material  to  be  welded.  For  the  methods  used  in  the  design  of  the  hydraulic  cylinder  on the  rubber  molding  machine  is  an  analytical  method  burdened  straight  column  in  the center  of  axle  rodmethods  MAWP  (Maximum  Allowable  Working  Pressure)  to  force  the
tube The results of  this design is for a straight column burden  in  the short-sized  center,  and to  the  strength  of  the  tube  can  withstand  the  pressure 607.74  bar  as  well  as  the  costs required to make the hydraulic cylinders in rubber  molding machine is very affordable.
Keywords: hydraulic cylinders, hydraulic seal, molding machine, MAWP.

## PENDAHULUAN
Tanaman  karet  merupakan  tanaman  yang banyak  dipilih  petani  untuk  dibudidayakan  di perkebunan, tanaman karet banyak dijumpai di pulau Sumatra dan pulau Kalimantan walaupun hampir di seluruh wilayah Indonesia keret  dapat  berkembang  dan  tumbu.  Para petani  hanya  bisa  menjual  karet  pada  pabrik- pabrik pengolahan karet, merekapun tidak bisa mengolah  sendiri  dikarenakan  mesin  untuk pengolah  keret  lumayan  mahal,  sebelum  ada mesin  pres  karet  berbasis  hidrolik  para  petani memakai cara pres manual dengan menggunakan as berulir sama seperti pres pada tambal  ban,  tetapi  kelemahan  sistem  tersebut tidak  mampu  mengepres  dalam  kapasitas besar.  Sistem  hidrolik  khususnya  pada  mesin pres  karet  sangat  rawan  terjadi  masalah,  oleh sebab  itu  diperlukan  silinder  hidrolik  yang berkualitas  dan  biaya  untuk  pembuatanya komponen harus efisien.
Masalah  yang  sering  terjadi  di  dalam komponen hidrolik adalah kebocoran, bengkoknya as  rod ,  rusaknya  glan  karena kontak dengan as rod , rusaknya tabung karena kontak  dengan  piston,  kekuatan seal menahan tekanan  yang  tidak  sesuai  dan  harga  sebuah sistem  hidrolik  sangatlah  mahal.  Untuk part- part dan seal-seal dalam silinder hidrolik pada mesin pres karet yang standar pabrik harganya sangat  mahal,  melihat  kasus  tersebut  penulis akan  merancang part-part dan seal-seal yang ada  di  dalam  silinder  hidrolik  dan  akan memodifikasinya  supaya  harga  mesin  bisa lebih terjangkau untuk petani karet.

## METODE PENELITIAN
Dalam perancangan ini dilakukan langkah- langkah seperti pada gambar 1.
Gambar 1. Diagram Alir Perancangan

## Studi lapangan
Studi lapangan dilakukan untuk mendapatkan data perancangan yang dibutuhkan.  Untuk  merancang  suatu  silinder hidrolik harus mengetahui STAMP, yaitu:
 Speed
 Temperature
 Application
 Media
 Pressure

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk  urutan  proses  perancangan  silinder hidrolik  mencakup  tabung,  piston, as  rod , gland dan untuk penyambungan menggunakan metode las dan metode baut.
Langkah pertama adalah mencari gaya yang bekerja pada mesin pres karet.

## Perhitungan Kapasitas
Gambar 1. Molding karet o-ring (natural rubber)
Data karet o-ring:
σ = 3,05915 kgf/mm 2 t = 10 mm L = 753,6 mm r = 120 mm
Gaya tekan adalah
F  = σ . t . L                                                     (1)
F  = 3,05915 kgf x 10 mm x 753,6 mm = 23 053, 7544 kgf = 23, 054 ton ≈ 23 ton
Kapasitas mesin molding dijadikan 25 ton.

## Perancangan Tabung
Dari kebutuhan data dilapangan diperoleh:
F = 25 Ton P = 90 bar
A = F/P                                                           (2)
didapat luas penampang A = 0,027 m 2 r = 92,94 mm d = 185,46 mm
diambil data tabung dengan, diameter d = 200 mm

## Tabel 1. Katalog Tabung Standar

## Perhitungan Tekanan
Perhitungan mengenai tekanan yang berdasarkan  MAWP  ( Maximum  Allowable Working  Pressure )  yang  ada,  agar  sesuai dengan faktor keamanan yang berlaku.
P = Sa .E .t                                                     (3)
diketahui: Sa = 380 N/mm 2 E  = 1 t   = 16 mm ri  = 100 mm
didapat tekanan P = 6,199 kg/mm2 = 607,745 bar
Gambar 2. Dimensi Tabung

## Perhitungan Tegangan
Perhitungan tegangan longitudinal (SL) dalam tabung:
SL = P do / 4t                                                (4)
diketahui:
P = 607,745 bar = 6,199 kg/mm 2
do = 232 mm t = 16 mm
didapat:
SL = 22,47 kg/mm 2
Perhitungan tegangan tengensial (SH) dalam tabung:
SH = P do / 2t                                                (5) Didapat SH = 44,94 km/mm 2
Sedangkan harga tegangan radial (SR) didapat:
SR = 17,92 kg/mm 2
Perhitungan  tegangan  von-misses  /  tegangan ekuivalen, menggunakan persamaan
Sv (6)
Dengan memasukkan nilai SL, SH, dan SR ke persamaan 6 didapat tegangan ekuivalen.
Sv = 25,05 kg/mm 2
= 245,67 N/mm 2
Perhitungan faktor keamanan (SF):
SF = Su / Sv  > 1                                           (7)
=  380 N/mm 2 / 245,67 N/mm 2 =  1,55 > 1

## Perancangan As Rod
Untuk  merancang  as  rod  harus  mengetahui beberapa faktor antara  lain adalah beban yang akan  di  dorong  dan  aplikasi  as  rod.  Untuk material  as  rod  menggunakan  SAE1045 (S45C)  berdiameter  100  mm  dikarenakan dimensi  tersebut  ada  dalam  catalog  as  rod PTM.
Tabel 2. Katalog Standar As Rod
Gambar 3. Dimensi As Rod

## Perancangan Piston
Setelah  dimensi  tabung  diketahui  kita  bisa mendesain  piston  untuk  silinder  hidroliknya, adapun  data  yang  diperlukan  adalah  diameter dalam  tabung  dan  tipe  silinder,  apakah single acting atau double  acting ,  dan  untuk  material dipilih S30C dikarenakan lebih lunak dibandingkan material tabung.
Tabel 3. Perencanaan Seal Piston
Tabel 4. Perencanaan Wearing Piston
Gambar 4. Dimensi Piston

## Perancangan Gland
Untuk  perancangan  gland  bisa  dibuat setelah diameter as rod diketahui, dikarenakan diameter as rod 100 mm, maka diameter dalam gland juga  100  mm  dan  diameter  luar gland mengikuti pasanganya. Untuk material di pilih S30C  dikarenakan  lebih  lunak  dibandingkan material as rod .
Tabel 5. Perencanaan Rod Seal
Tabel 6. Perencanaan Wearing Rod
Tabel 7. Perencanaan Wiper Seal
Gambar 5. Dimensi Gland

## Hasil Perancangan Silinder Hidrolik
Gambar 5. Hasil Perancangan Komponen Silinder Hidrolik

## Perhitungan Biaya
Untuk  perhitungan  biaya  meliputi  biaya material  dan  biaya  proses  permesinan,  dan belum termasuk biaya pergantian seal hidrolik.
Tabel 8. Biaya Pembuatan Silinder Hidrolik
Jadi  total  biaya  keseluruhan  adalah  biaya material  ditambah  biaya  proses  menjadi  Rp.
11.050.000,-. Biaya ini modal untuk pembuatan, harga jual bisa lebih mahal.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Tabung  mampu  menahan  tekanan  607,74 bar,  supaya  seal  tidak  terjadi  kebocoran jenis  profil  dan  material  harus  sesuai dengan  keadaan  silinder  hidrolik,  dari keadaan tersebut diperoleh tipe seal A101 material  NBR  dengan  tekanan  kerja maksimal 160 bar.
2. Sambungan  las  pada  silinder  hidrolik dapat  menahan  tekanan  616.8  bar  dengan jenis  kawat  las  AWS  A5.18,  masih  di bawah tegangan luluh (422,4 N/mm2).
3. Jenis seal yang  cocok  untuk  piston menggunakan  A101  dengan  wear  ring F01,  seal  rod  menggunakan  A101. wearing F01 dan wiper A202, dan O-ring R13,  beban  maksimal  yang  bisa  diangkat hidrolik sebesar 110,65 ton.
4. Biaya  yang  dibutuhkan  untuk  pembuatan silinder  hidrolik  adalah  Rp.  11.050.000,- harga tersebut belum termasuk harga seal.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Wikipedia,   2015,   Pengertian   sistem hidrolik,  https:// id.wikipedia.org/ wiki/ Sistem_hidraulik[
[2]  Onny,   2011,   Aplikasi   sistem   hidrolik, http://  artikel-teknologi.com/ aplikasi- sistem-hidrolik
[3]  Vickers   Industrial   Hydraulics   Manual, 1991, Konversi satuan
[4] Arifin,  Zulkarnain,  2003,  Dasar-Dasar Hidrolik, Akademi Teknik Soroako
[5]    PT Total Prime, 2014, Product, http://www.total- prime.com/products.html
[6]  Irawan,  Agustinus  Purna,  2009,  Diklat Elemen  Mesin, Universitas Tarumanegara, Jakarta.
[7]  Onny,  2011,  Komponen  silinder  hidrolik, http://  artikel-teknologi.com/  komponen- silinder-  hidrolik/
[8]  Sularso,  2008,  Dasar  Perencanaan  dan
Pemeliharaan Elemen Mesin, PT
Pradnya  Paramita, Jakarta.
[9]  Mott,  Robert  L.,  2009,  Elemen-Elemen Mesin  Dalam  Perancangan  Mekanis, Penerbit  ANDI,  Yogyakarta.
[10]  SAE  Handbook,  2003,  Society  of Automotive  Engineers
[11]  PT  Tijara  Pratama,  2004,  Pelatihan  dasar analisis  tegangan pipa, Jakarta.
[12]  Wikipedia,   2016,   Von   Mises   yield criterion,  https:// en.m.wikipedia.org/wiki/Von_Mises_yiel
d_criteri  on.
[15]  Tjandra,  2007,  Perancangan  mesin  press sampah kertas, Petra
Christian University, Surabaya. [16]  Suryatama,  2007,  Perancangan  Mesin Press Hidrolik Genteng Beton,
Universitas  Muhammadiyaah  Malang, Malang. [17]  Roby,  Rio,  2012,  Perancangan  mesin press tebu,
Universitas Negri
Yogyakarta, Yogyakarta.