Excavator: Cara Kerja, Komponen dan Sistem Hidrolik

alwepo.com, – Excavator merupakan salah satu jenis alat berat yang paling terkenal dari sekian banyaknya alat berat yang beredar di masyarakat. Jenis excavator juga sangat bervariasi sekali terutama dari ukuran excavator itu sendiri.

Pengertian Excavator

Excavator adalah alat berat yang dipergunakan untuk menggali dan mengangkut suatu material seperti tanah, batubara, pasir dan lain-lain. Excavators terdiri dari dua tipe yaitu excavator dengan roda dari ban biasa digunakan untuk jalanan padat dan rata disebut Wheel Excavator dan ada yang mempunyai roda dari rantai besi / track yang dioperasikan di jalanan yang tidak padat atau mendaki. Excavators jenis ini disebut juga Crawler Excavators.

Tenaga penggerak utama Hydraulic Excavator adalah mesin diesel yang merubah energi mekanik menjadi energi hidraulik melalui tekanan pompa yang kemudian didistribusikan ke silinder hidraulik untuk menghasilkan gerakan tertentu. Sedangkan motor listrik berfungsi untuk menstarter dan menyuplai energi komponen-komponen elektrik seperti dinamo, lampu, alat-alat ukur dan sebagainya.

 

Fungsi Excavator

Berikut merupakan fungsi dari excavator yang sering di lakukan di berbagai industri:

1. Digging (Penggalian)

Digging merupakan proses penggalian tanah yang dilakukan oleh excavator seperti di dunia tambang ataupun dunia perkebunan. Digging juga sering kita lihat di lakukan oleh excavator dengan kapasitas bucket 50 atau lebih sering kita sebut PC 50, biasanya melakukan penggalian di perkotaan karena ukurannya kecil dan mobilitasnnya tinggi.

2. Loading (Angkut/Angkat)

Loading merupakan proses muat atau mengangkat material kedalam dumptruck. Bucket akan menggali material selanjutnya berisi ketempat yang sudah ditetapkan seperti dump truck, dan lain-lain. Kelebihan excavator untuk loading proses yakni memiliki arm yang panjang hingga bisa berisi material dari 1 tempat ke arah tempat yang semakin tinggi atau kebalikannya.

3. Sloping

Sloping merupakan proses membentuk kontur tanah menjadi miring, sehingga lebih aman untuk melakukan pekerjaan dan terhindar dari longsoran tanah.

4. Crusher

Crusher adalah untuk proses perpecahan atau perusakan material seperti batu, bangunan, dan lain-lain. Bucket pada bagian ujung excavator bisa ditukar dengan beragam alat tambahan (attachment) supaya alat ini mempunyai fungsi lebih. Seumpama untuk merusak batu bisa memakai ripper, untuk pengankutan material bisa memakai large bucket, dan lain-lain.

5. Flatten (Meratan)

Fungsi Excavator selanjutnya adalah untuk proses meratakan permukaan. Excavator bisa dipakai untuk meratakan permukaan tanah walau hasilnya harus dicover memakai alat lain untuk hasilkan permukaan yang betul-betul rata.

6. Moving Material

Excavator sendiri sangat memungkinkan untuk memindahkan material dari satu titik ke titik lain tetapi jarak pemindahan ini sangatdekat sesuai dengan jangkauan dari arm excavator itu sendiri. Sedangkan untuk pemindahan jarak jauh tetap menggunakandump truck sebagai tranportasi utama.

7. Tumbang dan Chipping (Cacah)

Dalam dunia perkebunan kelapa sawit ataupun dalam proses pembukaan lahan, excavator juga sering di gunakan untuk melakukan penumbangan pohon dan sekaligus untuk memotong pohon menjadi bagian kecil misal seperti land clearing pada perkebunan kelapa sawit.

 

Cara Kerja Excavator

Excavator memiliki cara kerja tersendiri, hal ini di dukung oleh komponen-komponen penyusun dari excavator itu sendiri. Berikut beberapa cara kerja excavator yang di desain berdasarkan fungsinya:

1. Swing

Komponen swing hidrolik dapat berputar penuh 360 derajat sesuai kontrol dari operator. Motor diesel akan menggerakkan lever untuk membuka katup control valve.

Akibatnya fluida hidrolik akan mengalir ke swing motor sehingga menyebabkan excavator dapat dengan mudah mengalami perputaran sesuai dengan kebutuhan operator.

2. Travelling Left dan Right Shoe

Tidak hanya berputar bebas, exacavator juga dapat bergerak maju dan mundur dengan leluasa sebagai mobilisasi dari satu tempat ke tempat lainnya.

Nah, gerakan maju dan mundur excavator dikontrol sepenuhnya menggunakan katup control valve. Saat katup membuka maka tenaga hidrolik yang dihasilkan oleh pompa akan diubah menjadi tenaga mekanis melalui travel motor.

Travel motor akan menggerakkan sprocket untuk memutar track shoe. Hal ini yang akan menyebabkan excavator dapat berjalan maju dan mundur. Motor travel bergerak ke kiri untuk memundurkan excavator, sementara motor travel yang bergerak ke kanan untuk memajukan excavator.

3. Raise Down

Agar dapat bergerak naik dan turun, boom excavator terkontrol ketika Lever pada cabin menyebabkan katup boom raise dan katup boom down yang ada pada control valve berhubungan dengan boom cylinder.

Akibatnya, tekanan hidrolik akan mengalir ke boom cylinder untuk mengangkat boom dan mengembalikan tekanan hidrolik untuk menurunkan boom.

4. Arm In Out

Tidak hanya boom, arm juga digerakkan sepenuhnya oleh arm cylinder. Bentuknya seperti engsel ini dapat membuka dan menutup arm excavator sesuai kebutuhan.

Lever pada cabin akan membuka dan menutup katup arm in out. Hal ini akan menyebabkan tekanan hidrolik dapat menggerakkan arm cylinder untuk membuka dan menutup.

5. Bucket Crawl Dump

Sementara itu untuk pengaturan kerja bucket excavator sama seperti yang lain yaitu menggunakan tekanan hidrolik yang dikontrol melalui katup. Bucket dump berfungsi untuk membuka dan bucket crawl berfungsi untuk menutup. Lever pada ruang cabin akan membuka katup tersebut untuk mengatur kerja dari bucket.

Saat membuka maka lever akan membuka katup bucket dump dan menutup bucket crawl. Sebaliknya saat bucket menutup maka lever akan membuka katup bucket crawl dan menutup bucket dump.

 

Bagian-Bagian Dari Excavator

1. Bucket

Bucket merupakan keranjang yang digunakan untuk menujang tugas excavator yaitu mengeruk. Bentuknya memang mirip dengan keranjang dimana bagian ujungnya memiliki beberapa jari. Fungsi jari tersebut adalah seperti garpu yaitu memudahkan dalam proses pengerukan.

Terdapat empat jenis bucket pada excavator diantaranya:

• Rocket Bucket, memiliki ciri khas berupa gigi yang lebih renggang namun tajam dan kuat. Bucket ini digunakan untuk mencabut pohon dan menembus bebatuan.
• Ripper Bucket, jenis bucket paling umum yang ada pada excavator. Fungsinya untuk mengeruk tanah.
• Clamshell Bucket, bucket ini identik dengan dua bucketnya dengan gerakan mencapit. Fungsinya adalah untuk mengeruk secara tegak lurus.
• Slope Bucket, sebuah bucket yang tidak dilengkapi gigi. Bucket ini mempunyai dimensi yang lebih lebar dan biasa digunakan meratakan tanah.

2. Bucket Cylinder

Bucket cylinder adalah akuator pada sistem hidrolik excavator. Sesuai dengan namanya, bucket ini memiliki bentuk silinder yang letaknya berada di lengan atau arm excavator. Lalu apa fungsi dari bucket cylinder? Fungsinya tidak lain adalah agar bucket dapat digerakkan dengan mengayun.

3. Arm

Arm adalah komponen pada excavator yang digunakan untuk mengayun bucket agar lebih jauh. Dengan adanya arm ini, maka jangkauan ayunan bucket bisa lebih jauh sehingga dapat menunjang fungsi yang lebih luas. Selain itu, fungsi arm ini juga sebagai tempatnya bucket cylinder.

4. Arm Cylinder

Arm cylinder adalah akuotor hidrolik yang bentuknya tabung. Tempatnya berada di boom excavator dan memiliki tugas agar arm bisa digerakkan dengan cara mengayun.

5. Boom

Jika ada lengan besar yang langsung terhubung ke excavator, maka itu disebut boom. Fungsinya adalah membuat arm agar bisa diayunkan lebih jauh lagi. Hal ini membuat bucket memiliki jangkauan yang lebih baik.

6. Boom Cylinder

Sebuah akuator hidrolik yang berperan menggerakkan boom dinamakan boom cylinder. Nanti, boom cylinder inilah yang akan membuat boom bisa digerakkan naik turun. Secara umum, excavator mempunyai dua boom cylinder karena bebat angkatnya yang lebih besar dibandingkan silinder lainnya.

7. Track

Apa itu track? Track merupakan kaki excavator. Kita bisa melihat bahwa kaki yang dimiliki excavator tidak berupa ban dan tidak juga dibua dari ban. Namun, kaki excavator berupa rantai besi yang sama dengan yang dimiliki tank. Fungsi kaki yang terbuat dari rantai besi tersebut agar excavator mampu menjangkau semua medan tanpa terkecuali bahkan medan yang curam sekalipun. Track memiliki beberapa bagian, yaitu:

• Final Dive, roda yang digunakan untuk menggerakkan track.
• Track Frame, batang besi yang merupakan rangka dari roda excavator.
• Roller, merupakan kumpulan roda gigi yang bersifat statis dan berperan sebagai tumpuan excavator.
• Track Shoes, sebuah rantai track yang menyentuh permukaan jalan secara langsung.
• Front Idler, roda gigi yang berperan mengubah arah putaran dari rantai track.

8. Swing Dive

Swing Dive adalah engsel diantara track excavator dengan body excavator. Dengan adanya komponen ini, maka excavator mampu berputar 360 derajat.

9. Cabin

Ruang yang digunakan untuk mengoperasikan excavator dinamakan cabin. Di sini adalah tempat pengendali atau supir excavator dalam melakukan tugasnya.

10. Hydraulic Pump Room atau Engine

Komponen excavator yang satu ini berada di belakang body. Fungsinya adalah sebagai tempat meletakkan pompa hidrolis dan mesin yang berguna sebagai sumber dalam menggerakkan excavator.

11. Counterweight

Counterweight sebagai salah satunya komponen excavator yang berperan sebagai pengimbang berat dari excavator hingga tidak terguling saat bucket bawa beban yang besar.

 

Jenis Excavator

Dalam aplikasi di lapangan, terdapat beberpa  jenis dan variasi excavator, simak penjelasan berikut:

1. Crawler Excavator

Biasanya jenis ini merupakan excavator versi standar dan mudah ditemukan dimana saja. Roda penggeraknya berupa undercarriage yang dilengkapi dengan alat pengeruk (backhoe), bucket (keranjang), dan cabin yang diletakkan di atas turret bed sehingga dapat berputar.

Mengingat jenis excavator ini dapat dioperasikan pada medan yang tidak rata, Crawler Excavator sering digunakan untuk mengerjakan berbagai proyek tambang, penataan lanskap, hingga penggalian parit.

2. Hydraulic Shovel Excavator

Meskipun secara tampilan tidak terlalu berbeda jauh dengan Crawler Excavator, namun jenis ini dilengkapi kapasitasi bucket serta mesin yang lebih besar sehingga sering digunakan pada pekerjaan pertambangan yang membutuhkan penggalian besar.

3. Wheeled Excavator

Jika secara umum excavator identik dengan roda penggerak berupa undercarriage, nah hal ini tidak berlaku pada tipe yang satu ini. Pasalnya, ciri khas Wheeled Excavator yaitu penggunaan roda karet ban karet sehingga hanya dapat digunakan pada medan atau area permukaan yang datar dan keras.

Sehingga jenis exacvator ini memang dimanfaatkan untuk kebutuhan pekerjaan seperti pembangunan jalan atau lainnya yang disesuikan dengan permukaan jalanan rata.

4. Suction Excavator

Excavator jenis ini juga memiliki istilah lain yaitu Vacum Excavator. Suction Excavator merupakan varian yang digunakan pada penggalian daerah mudah sekali retak. Contohnya seperti membantu proyek bawah tanah, hingga membersihkan puing-puing bangunan. Sehingga kelebihan yang didapat yakni dapat mengurangi potensi kerusakan pada daerah yang mudah retak.

Namun kelemahannya tidak dapat digunakan pada proyek skala besar sebab daya hisap pipa hanya berukuran 30 meter saja.

5. Long Reach Excavator

Sesuai dengan namanya, ciri khas dari jenis ini memiliki arm dan boom yang sangat panjang, bahkan hingga mencapai 30 meter. Sehingga Long Reach Excavator dimanfaatkan untuk keperluan pengerjaan dengan kapasitas besar seperti Seperti normalisasi sungai, pengerukan pesisir pantai, pengerukan danau, pembersihan saluran irigasi, pembuatan bendungan dan pekerjaan lainnya.

Sayangnya, excavator jenis ini tidak dapat melakukan penggalian pada ruangan yang sempit serta tidak terjangkau dengan arm jenis excavator lainnya.

6. Dragline Excavator

Mempunyai ukuran cukup besar, jenis Dragline Excavator mampu melakukan penggalian hingga sedalam 65 meter. Sehingga memang sering digunakan pada kebutuhan proyek konstruksi, pelabuhan, penambangan, penggalian dalam, pembuatan jalan raya, dan penggalian bawah air.

Karena memiliki bentuk arm yang lebih pipih dan kecil, excavator ini lebih leluasa dalam melakukan pekerjaannya. Sayangnya memiliki ukuran yang terlalu besar sehingga kurang fleksibel.

7. Skid Steer Excavator

Karena memiliki ukuran yang lebih kecil, Skid Steer dapat digunakan untuk membersihkan lokasi dari berbagai tumpukan puing-puing material, maupun sampah. Excavator jenis ini fleksibel sehingga dapat digunakan pada ruang terbatas atau sempit.

Sayangnya, varian excavator ini menggunakan ban sebagai roda penggerak sehingga memang tidak disarankan beroperasi pada medan yang tidak rata, berpasir, bersalju maupun lokasi berlumpur. Baca Juga: Pompa Hidrolik

 

Sistem Hidrolik Excavator

Secara umum konstruksi Hydraulic Excavator terdiri dari 2 bagian yaitu attachment dan Base Machine.

Attachment terdiri dari:

Boom adalah attachment yang menghubungkan base frame ke arm dengan panjang tertentu untuk menjangkau jarak loading/unloading.
Arm adalah attachment yang menghubungkan boom ke Bucket.
Bucket adalah attachment yang berhubungan langsung dengan material pada saat loading.

Base Machine terdiri dari:

Base Frame adalah bagian yang terdiri dari cabin, mesin, counter weight dan komponen
lainnya diatas revo frame.
Track Frame adalah komponen yang terdiri dari center frame dan crawler frame yang menjadi tumpuan operasional Hydraulic Excavator.
Track Shoe adalah komponen yang berfungsi seperti roda pada kendaraan, untuk menggerakan Hydraulic Excavator.

 

Mekanisme kerja pada Hydraulic Excavator

Mesin Diesel memutar pompa yang kemudian mengalirkan fluida hydraulic dari tangki ke dalam sistem dan kembali lagi ke tangki. Komponen-komponen yang mendapat distribusi fluida hydraulic dan pompa adalah Bucket Cylinder, Arm Cylinder, Boom Cylinder, Swing Motor dan Travel Motor untuk menghasilkan suatu kondisi kerja tertentu.

Jenis gerakan Hydraulic Excavator terdiri atas 6 gerakan, cara kerjanya adalah sbb:

Swing

Swing Hydraulic Excavator berputar sampai360o. Sistem gerakan ini adalah dengan menggerakan lever yang membuka katup pada Control Valves yang berisi fluida hydraulic sehingga mengalir ke Swing Motor sehingga Hydraulic Excavator akan berputar dengan putaran tertentu.

Traveling Left Shoe

Pergerakan ini dibagi menjadi dua gerakan yaitu gerakan maju dan gerakan mundur yang digerakan oleh katup yang ada di Control Valves. Energi hydraulic dari pompa akan diubah lagi
menjadi energi mekanis melalui Travel Motor. Travel Motor memutar Sprocket selanjutnya menggerakkan Track Shoe sehingga menghasilkan gerakan pada Hydraulic Excavator.

Traveling Right Shoe

Pergerakan ini dibagi menjadi dua gerakan yaitu gerakan maju dan gerakan mundur yang digerakkan oleh katup yang ada di Control Valves. Energi hydraulic dari pompa akan diubah lagi

menjadi energi mekanis melalui Travel Motor. Travel Motor memutar Sprocket selanjutnya menggerakan Track Shoe sehingga menghasilkan gerakan pada Hydraulic Excavator.

Boom (Raise-Down)

Pergerakan Boom dilakukan oleh Boom Cylinder. Sistem gerakan ini dilakukan dengan menggerakkan lever di ruang operator sehingga katup Boom Raise dan katup Boom Dowm pada Control Valve yang berhubungan dengan Boom Cylinder sehingga membuka. Boom akan melakukan gerakan mengangkat jika katup Boom Raise terbuka sedangkan katup Boom Down
tertutup. Fluida akan mengalir dari katup Boom Raise dan menekan piston dari Cylinder Boom sehingga boom melakukan pergerakan raise-down.

Arm (In-Out)

Pergerakan Arm dilakukan oleh Arm Cylinder. Sistem gerakan ini diatur oleh katup Arm In dan katup Arm Out. Arm akan melakukan gerakan rnengangkat jika katup Arm out terbuka sedangkan katup Arm In tertutup. Fluida akan mengalir dari katup Arm Out dan menekan piston Arm Cylinder. Sedangkan untuk gerakan Arm turun, kondisi katup arm in dan arm out berlaku sebaliknya.

Bucket (Crawl-Dump)

Pergerakan Bucket dilakukan oleh Bucket Cylinder. Sistem gerakan ini diatur oleh pergerakan katup Bucket Crawl dan katup Bucket Dump. Bucket akan melakukan gerakan mengangkat (dump) jika katup Bucket dump terbuka sedangkan katup Bucket Crawl tertutup. Pada saat itu, fluida akan mengalir dari katup Bucket dump dan menekan piston Bucket Cylinder. Sedangkan gerakan Bucket menekuk (crawl) kondisi katup bucket crawl dan katup bucket dump adalah sebaliknya.

 

Rangkaian Hidrolik Excavator

 

 

Menghitung Produktivitas Excavator

Dalam proses penggunaan excavator tentu salah satu hal yang harus kita ketahui adalah masalah produktivitas dari excavator itu sendiri. Berikut cara perhitungan produktivitas excavator:

Dimana :
KB = Kapasitas Bucket (m3)
bf = Bucket faktor
FK = Faktor Koreksi terdiri dari :
-Faktor kesiapan mesin
-Faktor efisiensi waktu
-Faktor ketrampilan operator
Ct = Cycle time (second)

Faktor Yang Mempengaruhi Kapasitas Excavator

1. Cycle Time

Perhitungan cycle time hydraulic excavator tergantung dari :
a. Ukuran alat (ukuran yang kecil mempunyai siklus yang lebih cepat dibanding dengan yang lebih besar)
b. Kondisi kerja (dengan kondisi kerja yang baik excavator memiliki siklus yang lebih cepat dibandingkan dengan kondisi kerja yang lebih berat). Karena banyaknya variable yang dapat mempengaruhi kerja hydraulic excavator maka tidaklah mudah untuk menunjukkan dengan tepat berapa besar cycle time dari hydraulic excavator tersebut.

Cycle time hydraulic excavator terdiri dari :
a. Excavating time (digging time)
b. Swing time (loaded)
c. Dumping time
d. Swing time (empty)

Berdasarkan Komatsu Spesification Hand Book, maka standar dari cycle
time komatsu hydraulic excavator adalah sebagai berikut :

 

Untuk mengitung cycle time dapat juga dengan cara menggunakan
tabel-tabel di atas dengan cara sebagai berikut :

Cycle time = Standar cycle time x Conversion faktor

2. Bucket Factor

Bucket factor tergantung dari jenis material yang akan digali. Menurut tabel dari Komatsu Spesification Hand Book , bucket faktor adalah sebagai berikut:

Bucket factor untuk Backhoe
Excavating                Condition                                                         Bucket Factor
Easy                           Clayey Soil, Clay, or Soft Soil                           1.1 ~ 1.2
Average                     Sandy Soil, Sand Soil                                         1.0 ~ 1.1
Rather Difficult       Sandy Soil with Gravel                                      0.8 ~ 0.9
Difficult Loading    Blasted Rock                                                        0.7 ~ 0.8

 

 

Bucket factor untuk Loading Shovel

Excavating              Condition                                                             Bucket Factor
Easy                          Clayey Soil, Clay, or Soft Soil                             1.0 ~ 1.2
Average                    Sandy Soil, Sand Soil                                           1.0 ~ 1.1
Rather Difficult      Sandy Soil with Gravel                                        0.8 ~ 0.9
Difficult Loading    Blasted Rock                                                         0.7 ~ 0.8

 

 

Pertanyaan Seputar Excavator