Alat Berat Excavator

Excavator adalah Alat berat yang terdiri dari batang, tongkat, keranjang dan rumah rumah dalam sebuah wahana putar dan digunakan untuk penggalian (akskavasi) . Rumah rumah diletakan diatas kereta bawah yang dilengkapi Roda rantai atau Roda. Ekskavator pertama kali diciptakan pada tahun 1835 oleh William Smith Otis, seorang ahli mekanik asal Amerika Serikat. Pada awalnya ekskavator dijalankan dengan menggunakan mesin uap dan digunakan sebagai alat penggalian untuk membangun rel kereta api. Pada tahun 1839 William Smith Otis menerima patent atas karya ekskavator temuannya dan kemudian meninggal dunia pada tahun yang sama (1839). Pada tahun 1840 tercatat ada 7 buah excavator dan merupakan excavator pertama di dunia yang diciptakan oleh William Smith Otis. Excaavator  menggunakan Winch dan Tali besi untuk bergerak. Excavator  adalah perkembangan alami dari Penggaruk Uap dan sering juga disebut Power shovel.Pengertian

Pengertian

Berdasarkan surat keputusan menteri perindustrian nomor 347/M/SK/1982 tanggal  29 Juli 1982, alat berat adalah segala  macam  peralatan / pesawat  mekanis  termasuk  attachment dan  implement-nya,  baik  yang  bergerak  dengan  tenaga  sendiri  (self propelled)  atau  ditarik (towed-type) maupun yang diam  ditempat (stationer)  dan  mempunyai  daya lebih  dari  satu  kilo-watt,  yang  dipakai  untuk  melaksanakan  pekerjaan-pekerjaan  kontruksi  pertambangan,  industri  umum,  pertanian/ kehutanan dan/ atau bidang-bidang  pekerjaan  lainnya,  sepanjang  tidak  merupakan  alat  processing  langsung .

Sedangkan ekskavator adalah adalah alat yang serba guna yang dapat untuk menggali tanah, membuat parit, memuat material ke dump truck atau kayu ke trailer. Dengan kombinasi penggatian attachment maka dapat digunakan untuk memecah batu, mencabut tanggul, membongkar aspal dan lain-lain. Kontruksi excavator bagian atasnya (upper structure) mampu berputar (swing) 360 derajat, sehingga alat ini sangat lincah untuk penggalian dan pemindahan tanah pada area yang sempit.

Bagian utama dari hydraulic excavator adalah :

1. Front End Attachment
2. Upperstructure
3. Undercarriage

Untuk membandingkan kemampuan dari hydraulic excavator, dulu berorientasi pada kapasitas bucket (bucket capacity). Sedangkan pada saat ini, untuk membandingkannya berdasarkan berat operasi dari mesin (operating weight).

Product hydraulic excavator, bila kita lihat dari berat operasinya maka dapat digolongkan kedalam 4 (empat) kelompok yaitu ;

1. Mini ;  0,6 –  6  tons
2. Medium : 10  –  30 tons
3. Large : 40 – 80 tons
4. Big / Giant : 80  –  800 tons

Berikut adalah contoh masing-masing jenis ekskavator.

Model excavators ada empat type

1. Hydroulic Excavator (Back Hoe)
2. Hydroulic Excavator (Loading Shovel)
3. Hydroulic Excavator (Wheel Type)
4. MRSX (Minimal Swing Radius Excavator)

Untuk excavator pada huruf belakang Modifikasi (Generasi) diluar LC Long Track dengan istilah sperti dibawah ini

HD = Heavy Duty (untuk speck Logging)

SP = Super Production (Mining)

SE = Super Earth Mover

US = Ultra Tail and Standard boom

UU = Ultra Urban (Minimal Swing radius Excavator 120 0)

MR = Mighty Rubber Crawler Excavator (traveling aspal dan quarry mining)

Contoh Wheel Ekskavator dan Minimal Swing radius ekskavator

Bagian-Bagian Ekskavator

Bagian bagian ekskavator memiliki fungsi sebagai berikut :

1. Bucket                         : digunakan untuk mengeruk tanah
2. Bucket Cylinder          : Menggerakkan Bucket
3. Arm                             : Mengayunkan bucket naik turun
4. Arm Cylinder              : Menggerakkan Arm
5. Boom                          : Tuas utama yg digunakan untuk menggerakkan Arm naik turun
6. Boom Cylinder           : Menggerakkan Boom
7. Tracker                        : Sebagai roda untuk excavator
8. Kabin                          : Tempat mengendalikan Excavator

Aplikasi

Adapun secara garis besar, fungsi dari ekskavator adalah sebagai berikut :

Gambar contoh aplikasi Ekskavator

Dalam aplikasinya, tentunya juga dibutuhkan banyak attachment tambahan yang fungsinya adalah menyesuaikan dengan kinerjanya. Adapun contoh attachment-attachment additional tersebut adalah sebagai berikut :

Pengoperasian

Power shovel dan backhoe yang termasuk dalam alat penggali hidrolis memiliki bucket yang dipasangkan di depannya. Alat penggeraknya traktor dengan roda ban atau crawler. Backhoe bekerja dengan cara menggerakkan bucket ke arah bawah dan kemudian menariknya menuju badan alat. Sebaliknya front shovel bekerja dengan cara menggerakkan bucket ke arah atas dan menjauhi badan alat.

Dengan demikian dapat dikatakan bahwa backhoe menggali material yang berada di bawah permukaan di mana alat tersebut berada, sedangkan front shovel menggali material di permukaan dimana alat tersebut berada.

Backhoe

Pengoperasian backhoe umumnya untuk penggalian saluran, terowongan, atau basement. Backhoe beroda ban biasanya tidak digunakan untuk penggalian, tetapi lebih sering digunakan untuk pekerjaan umum lainnya. Backhoe digunakan pada pekerjaan penggalian di bawah permukaan serta untuk penggalian material keras. Dengan menggunakan backhoe maka akan didapatkan hasil galian yang rata. Pemilihan kapasitas bucket backhoe harus sesuai dengan pekerjaan yang akan dilakukan.

Bagian Backhoe

Backhoe terdiri dari enam bagian utama, yaitu struktur atas yang dapat berputar, boom, lengan (arm), bucket, slewing ring, dan struktur bawah. Boom, lengan dan bucket digerakkan oleh sistem hidrolis.

Struktur bawah adalah penggerak utama yang dapat berupa roda ban atau roda crawler. Ada enam gerakan dasar yang mencakup gerakan gerakan pada masing-masing bagian, yaitu :

1. a) Gerakan boom : merupakan gerakan boom yang mengarahkan bucket menuju tanah galian.
2. b) Gerakan bucket menggali : merupakan gerakan bucket saat menggali material.
3. c) Gerakan bucket membongkar : adalah gerakan bucket yang arahnya berlawanan dengan saat menggali.
4. d) Gerakan lengan : merupakan gerakan mengangkat lengan dengan radius sampai 100°.
5. e) Gerakan slewing ring : gerakan pada as yang bertujuan agar bagian atas backhoe dapat berputar 360°.
6. f) Gerakan struktur bawah : dipakai untuk perpindahan tempat jika area telah selesai digali.

Teknik Penggalian

Cara kerja backhoe pada saat penggalian adalah sebagai berikut :

1. a) Boom dan bucket bergerak maju.
2. b) Bucket digerakkan menuju alat.
3. c) Bucket melakukan penetrasi ke dalam tanah.
4. d) Bucket yang telah penuh diangkat.
5. e) Struktur atas berputar.
6. f) Bucket diayun sampai material di dalamnya keluar.

Front Shovel

Front shovel digunakan untuk menggali material yang letaknya di atas permukaan di mana alat tersebut berada. Alat ini mempunyai kemampuan untuk menggali material yang keras. Jika material yang akan digali bersifat lunak, maka front shovel akan mengalami kesulitan.

Dengan demikian, waktu penggalian dapat menjadi lebih lama. Sarna halnya dengan kondisi di mana permukaan material yang akan digali lebih tinggi dari ketinggian minimum yang diperbolehkan untuk mengisi bucket. Maka dari itu ada faktor pengali untuk ketinggian penggalian dan pengaruh sudut putaran yang harus diperhitungkan dalam menentukan produktivitas front shovel.

Kriteria Pemilihan Front Shovel

Dalam memilih front shovel sebagai alat penggali, ada beberapa faktor yang harus dipertimbangkan. Pertama adalah biaya penggalian. Biaya penggalian tergantung pada besarnya pekerjaan, biaya yang harus dikeluarkan untuk mengangkut front shovel ke proyek, dan biaya langsung. Kedua adalah kondisi pekerjaan. Kondisi pekerjaan di lapangan akan menentukan pemilihan jumlah dan kapasitas alat. Pekerjaan penggalian material keras akan lebih mudah dilakukan oleh front shovel dengan bucket yang besar, sama halnya dengan penggalian material hasil peledakan.

Jika pekerjaan harus dilakukan pada waktu yang relatif singkat, maka dapat digunakan beberapa front shovel kecil atau satu front shovel besar. Kapasitas alat pengangkutan yang tersedia juga dapat mempengaruhi pemilihan besarnya front shovel yang akan dipakai.

Teknik Penggalian

Tahapan penggalian dengan menggunakan front shovel meliputi gerakan lengan, boom dan bucket. Boom digerakkan naik dan turun jika diperlukan. Setelah bucket terisi, baru struktur atas berputar pada slewing ringnya. Pada proses ini alat sebisa mungkin tidak berpindah.

Langkah-langkah pekerjaannya adalah sebagai berikut :

1. a) Gerakan bucket ke depan sampai bagian ujung bucket menyentuh material.
2. b) Gerakan bucket ke atas yang bertujuan untuk menggaruk tebing sehingga bucket terisi.
3. c) Tarik bucket ke arah alat saat sudah terisi penuh material.
4. d) Struktur atas berputar untuk pembongkaran material baik dengan membentuk timbunan ataupun pada truk.
5. e) Saat posisi tebing sudah jauh dari jangkauan, alat digerakkan mendekati tebing untuk pekerjaan penggalian berikutnya.

Clamshell

Pada umumnya clamshell digunakan untuk penggalian tanah lepas seperti pasir, kerikil, batuan pecah, dan lain-lain. Clamshell mengangkat material secara vertikal. Ukuran bucket pada clamshell bervariasi antara ringan sampai berat. Bucket yang ringan umumnya digunakan untuk memindahkan material, sedangkan bucket berukuran berat digunakan untuk menggali. Pada bucket yang berukuran berat umumnya dipasangkan gigi yang membantu alat dalam menggali material. Dalam pemilihan tipe bucket perlu diperhatikan bahwa bucket yang berat dapat mempersulit pengangkutan namun membantu penggalian.

Pada pengoperasian clamshell perlu diperhatikan bahwa penggalian tergantung pada berat bucket serta kapasitas mesin seperti yang telah dijelaskan di atas. Selain itu panjang rantai akan mempengaruhi kedalaman penggalian. Sedangkan jangkauan clamshell akan tergantung

pada panjang boom. Untuk memaksimalkan daya angkat clamshell maka boom yang digunakan sependek mungkin. Hal ini erat kaitannya dengan kestabilan alat. Semakin panjang boom maka alat akan semakin tidak stabil yang pada akhirnya akan menurunkan daya angkat alat. Daya angkat clamshell juga dapat ditingkatkan dengan memperkecil sudut swing.

Pada umumnya waktu siklus clamshell didapat dari hasil perkiraan berdasarkan pengalaman. Siklus kerja clamshell meliputi kegiatankegiatan pengisian (filling) bucket, pengangkatan bucket penuh, berputar, dan pembongkaran (dumping). Secara lebih detail, cara kerja clamshell pada saat pengisian bucket adalah sebagai berikut :

1. a) Bucket digantungkan pada kepala crane melalui hoist cable.
2. b) Kemudian tag cable dilepas.
3. c) Bucket turun karena beratnya sendiri dan rahangnya membuka.
4. d) Untuk mengisi bucket, rahang ditutup dengan menarik tag cable.

• menggali parit , lubang, pondasi bangunan
• Penanganan Material
• Memotong semang dengan alat khusus
• Pekerjaan kehutanan
• Penghancuran
• Perataan tanah
• Angkut berat
• Pertambangan, terutama Pertambangan pit terbuka
• Pengerukan sungai
• Menancapkan Batang pondasi

Prinsip Kerja Komponen

Hidrolik Tangki / Hydraulic Reservoir

Tangki hydraulic sebagai wadah oli untuk digunakan pada sistem hidrolik.
Oli panas yang dikembalikan dari sistem/actuator didinginkan dengan cara menyebarkan panasnya. Dan menggunakan oil cooler sebagai pendingin oli, kemudian kembali ke dalam tangki
Gelembung-gelembung udara dari oli mengisi ruangan diatas permukaan oli.
Untuk mempertahankan kondisi oli baik selama mesin operasi, dilengkapi dengan saringan yang bertujuan agar kotoran jangan masuk kembali tangki
Hidrolik tangki diklasifikasikan sebagai Vented Type reservoir atau pressure reservoir, dengan adanya tekanan di dalam tangki, masuknya debu dari udara akan berkurang dan oli akan didesak masuk kedalam pompa.

Pompa

Pompa hydraulic berfungsi seperti jantung dalam tubuh manusia adalah sebagai pemompa darah Pompa hidrolik merupakan komponen dari sistem hidrolik yang membuat oli mengalir atau pompa hidrolik sebagai sumber tenaga yang mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga hidrolik.

Klasifikasi pompa

Non Positive Displacement pump : mempunyai penyekat antara lubang masuk/inlet port dan lubang keluar/out port, sehingga cairan dapat mengalir di dalam pompa apabila ada tekanan.
Contoh : Pompa air termasuk disebut juga tipe non positive diplasement.

Positive diplacement pump : Memiliki lubang masuk/inlet port dan lubang keluar/outlet port yang di sekat di dalam pompa. Sehingga pompa jenis ini dapat bekerja dengan tekanan yang sangat tinggi dan harus di proteksi terhadap tekanan yang berlebihan dengan menggunakan pressure relief valve. Contoh : Pompa hidrolik alat-alat berat

Fixed displacement pump : mempunyai sebuah ruang pompa dengan volume tetap (fixed volume pumping chamber) Out putnya hanya bisa diubah dengan cara merubah kecepatan kerja (drive speed )

Variable displacement pump : mempunyai ruang pompa dengan volume bervariasi, outputnya dapat diubah dengan cara merubah displacement atau drive speed, fixed displacement pump maupun variable pump dipakai pada alat-alat pemindah tanah

Motor

Simbol untuk Fixed displacement motor adalah sebuah lingkaran dengan sebuah segitiga di dalamnya. Simbol pompa mempunyai segitiga yang menunjukkan arah aliran., dan simbol motor memiliki segitiga yang mengarah ke dalam Simbol untuk Single elemen pump / motor yang juga termasuk reversible memiliki dua segitiga di dalam lingkaran, masing-masing  menunjukkan arah aliran.

Sebuah variable displacement pump/motor diperlihatkan sebagai simbol dasar dengan tanda anak panah yang digambarkan menyilang

Saluran Hose, Pipa

Ada tiga macam garis besar yang dipergunakan dalam penggambaran symbol grafik untuk melambangkan pipa, selang dan saluran dalam sehubungan dengan komponen-komponen hidrolik

Splid line digunkan melambangkan pipa kerja hidrolik. Pipa kerja ini menyalurkan aliran utama oli dalam suatu sistem hidrolik.

Dashed line digunakan untuk mlambangkan pipa control hidrolik. Pipa control ini menyalurkan sejumlah kecil oli yang dipergunakan sebagai aliran bantuan untuk menggerakkan atau mengendalikan komponen hidrolik.

Suatu ilustrasi simbol grafik terdiri dari line kerja, Line control dan line buang yang saling berpotongan. Perpotongan di gambarkan dengan sebuah setengah lingkaran pada titik perpotongan antara satu garis dengan garis line, atau digambarkan sebagai dua garis yang saling bepotongan.

Hubungan antara dua garis tidak dapat diduga kecuali jika diperhatikan dengan sebuah titik penghubung. Titik penghubung di gunakan untuk memperlihatkan suatu ilustrasi dimana garis-garis berhubungan. Jika sambungan terjadi pada bentuk T , titik penghubung dapat diabaikan karena hubungan garis antara kedua garis tersebut terlihat jelas.
Bila diperlihatkan suatu arah aliran tertentu, tanda kepala panah bisa ditambahkan pada garis di dalam gambar yang menunjukkan arah aliran oli

Silinder hidrolik

Silider hidrolik merubah tenaga zat cair menjadi tenaga mekanik. Fluida yang tertekan , menekan sisi piston silinder untuk menggerakan beberapa gerakan mekanis.
Singgle acting cylinder hanya mempunyai satu port, sehingga fluida bertekanan hanya masuk melalui satu saluran, dan menekan ke satu arah. Silinder ini untuk gerakan membalik dengan cara membuka valve atau karena gaya gravitasi atau juga kekuatan spring.
Double acting cylinder mempunyai port pada tiap bagian sehingga fluida bertekanan bias masuk melalui kedua bagian sehingga bias melakukan dua gerakan piston.
Kecepatan gerakan silinder tergantung pada fluid flow rate ( gallon / minute) dan juga volume piston.

Cycle time adalah waktu yang dibutuhkan oleh silinder hidrolik untuk melakukan gerakan memanjang penuh. Cycle time adalah hal yang sangat penting dalam mendiagnosa problem hidrolik.

Pressure Control Valve

Tekanan hidrolik dikontrol melalui penggunaan sebuah valve yang membuka dan menutup pada waktu yang berbeda berdasar aliran fluida by pass dari tekanan tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Tanda panah menunjukan arah aliran oli. Pressure control valve bisanya tipe pilot, yaitu bekerja secara otomatis oleh tekanan hidrolik, bukan oleh manuasia. Pilot oil ditahan oleh spring yang biasanya bias di adjust. Semakin besar tegangan spring, maka semakin besar pula tekanan fluida yang dibutuhkan untuk menggerakan valve.

Pressure Relief Valve

Presure Relief Valve membatasi tekanan maksimum dalam sirkuit hidrolik dengan membatasi tekanan maksimum pada komponen-komponen dalam sirkuit dan di luar sirkuit dari tekanan yang berlebihan dan kerusakan komponen.

Saat Presure relief valve terbuka, Oli bertekanan tinggi dikembalikan ke reservoir pada tekanan rendah. Presure Relief valve biasanya terletak di dalam directional control valve.
Ada dua macam relief valve yang digunakan yaitu :

Direct Acting Relief Valve yang menggunakan sebuah pegas kuat untuk menahan aliran dan membuka pada saat tekanan hidrlik lebih besar daripada tekanan pegas
Pilot Operated relief valve yang menggunakan tekanan pegas dan tekanan oli untuk menjalankan relief valve dan merupakan jenis yang lebih umum dipakai

Directional Controll Valve.

Aliran fluida hidrolik dapat dikontrol dengan menggunakan valve yang hanya memberikan satu arah aliran. Valve ini sering dinamakan dengan check valve yang umumnya menggunakan system bola.

Simbol directional control valve ada yang berupa gabungan beberapa symbol. Valve ini terdiri dari bagian yang menjadi satu blok atau juga yang dengan blok yang terpisah. Garis putus putus menunjukan pilot pressure. Saluran pilot pressure ini akan menyambung atau memutuskan valve tergantung dari jenis valve ini normaly close atau normally open.
Spring berfungsi untuk mengkondisikan valve dalam posisi normal. Jika tekanan sudah build up pada sisi flow side valve, saluran pilot akan akan menekan dan valve akan terbuka. Ketika pressure sudah turun kembali maka spring akan mengembalikan ke posisi semula dibantu pilot line pasa sisi satunya sehingga aliran akan terputus. Valve ini juga umum digunakan sebagai flow divider atau sebagai flow control valve.

Flow Control Valve

Fungsi katup pengontrol aliran adalah untuk mengontrol arah dari gerakan silinder hidrolik atau motor hidrolik dengan merubah arah aliran oli atau memutuskan aliran oli.
Flow control valve ada beragam macam, tergantung dari berapa posisi, sebagai contoh:
Flow control valve dua posisi biasanya digunakan untuk mengatur aliran ke actuator pada system hidrolik sederhana.

Simbol symbol flow control valve dibawah ini menunjukan beberapa jenis cara pengoperasiannya, ada yang menggunakan handle, pedal, solenoid dan lain sebagainya.

Flow Control Mechanis

Ada kalanya system hidrolik membutuhkan penurunan laju aliran atau menurunkan tekana oli pada beberapa titik dalam sistem. Hal ini bias dilakukan dengan memasang restrictor. Restrictor digambarkan seperti pengecilan dalam system, dapat berupa fixed dan juga variable, bahakan bias dikontrol dengan system lain.

Filter

Pengkodisian oli bisa dilakukan dengan berbagai cara, biasanya berupa filter, pemanas dan pendingin.

Ada 2 jenis saringan yang umum dipakai yaitu :

Strainer

Terbuat dari saringan kawat yang berukuran halus. Saringan ini hanya memisahkan partikel- partikel kasar yang ada didalam oli. Saringan ini biasanya di pasang di dalam reservoir tank pada saluran masuk ke pompa.

Filter :

Terbuat dari kertas khusus. Saringan ini memisahkan partikel-partikel halus yang ada di dalam oli Saringan ini biasanya terdapat pada saluran balik ke reservoir tank

Tugas Hidrolik Oil filter Menapis kotoran, partikel logam dan sebagainya. Kotoran dapat menyebabkan cepat terjadinya keausan Oil Pump, Hydrlic Cylinder dan Valve.
Saringan filter yang halus akan menjadi buntu secara berangsur-angsur sejalan dengan jam operasi mesin, maka elemennya perlu diganti secara berkala.
Dilengkapi dengan by pass valve sehingga bila filter buntu, oli dapat lolos dari filter dan kembali ke tangki. Hal ini dapat mencegah terjadinya tekanan yang berlebihan dan kerusakan pada sistem tersebut.

Akumulator

Akumulator berfungsi sebagai peredam kejut dalam system. Biasanya akumulator terpasang paralel dengan pompa dan komponen lainnya. Akumulator menyediakan sedikit aliran dalam kondisi darurat pada sistem steering dan juga rem, menjaga tekanan konstan dengan kata lain sebagai pressure damper. Umumnya pada sistem hidrolik modern digunakan akumulator dengan tipe gas.

KESIMPULAN

Ekskavator adalah adalah alat yang serba guna yang dapat untuk menggali tanah, membuat parit, memuat material ke dump truck atau kayu ke trailer. Dengan kombinasi penggatian attachment maka dapat digunakan untuk memecah batu, mencabut tanggul, membongkar aspal dan lain-lain. Kontruksi excavator bagian atasnya (upper structure) mampu berputar (swing) 360 derajat, sehingga alat ini sangat lincah untuk penggalian dan pemindahan tanah pada area yang sempit.

Bagian bagian ekskavator memiliki fungsi sebagai berikut :

1. Bucket                         : digunakan untuk mengeruk tanah
2. Bucket Cylinder          : Menggerakkan Bucket
3. Arm                             : Mengayunkan bucket naik turun
4. Arm Cylinder              : Menggerakkan Arm
5. Boom                          : Tuas utama yg digunakan untuk menggerakkan Arm naik turun
6. Boom Cylinder           : Menggerakkan Boom
7. Tracker                        : Sebagai roda untuk excavator
8. Kabin                          : Tempat mengendalikan Excavator

Aplikasi

Adapun secara garis besar, fungsi dari ekskavator adalah sebagai berikut :

• menggali parit , lubang, pondasi bangunan
• Penanganan Material
• Memotong semang dengan alat khusus
• Pekerjaan kehutanan
• Penghancuran
• Perataan tanah
• Angkut berat
• Pertambangan, terutama Pertambangan pit terbuka
• Pengerukan sungai
• Menancapkan Batang pondasi

Sumber: https://nurdian25dhee.wordpress.com/2015/06/19/makalah-alat-berat-_-ekskavator-tugas-mata-kuliah-alat-berat-dan-pengangkat/