Sistem Pelumasan pada Alat Berat Hydraulic Excavator Caterpillar 320D

Timing gear memutarkan gear type oil pump (tanda panah). Oil pump selanjutnya mensirkulasikan oli ke seluruh bagian engine untuk menyediakan pendinginan, membersihkan, melindungi, melakukan sealing, dan melumasi. Perawatan yang benar pada lubrication system sangat penting untuk kelangsungan kerja engine.

oil filter 320D

Dari pompa oil selanjutnya oli mengalir menuju spin-on oil filter (tanda panah). Sama seperti air filter maka oil filter harus dirawat dengan baik. Oil filter yang tersumbat dapat menaikan tekanan di ruang antara pompa dan filter. Saat tekanan oli diantara pompa dan oil filter naik sampai mencapai batas tertentu yang telah ditentukan maka bypass valve yang terdapat didalam oil filter (bypass valve tidak berada di filter manifold) akan mengijinkan oli untuk mengalir tanpa melalui filter elemen untuk menuju komponen berikutnya. Apabila oli mem-bypass filter maka artinya oil pump mengirimkan oli yang tidak disaring ke engine component.

engine oil cooler 320D

Dari oil filter selanjutnya oli mengalir menuju oil cooler. Engine coolant menyediakan pendinginan yang diperlukan untuk mendinginkan oli pada oil cooler.

lubrication relief valve 320D

Apabila tekanan pada lubrication system mencapai 343 kPa (50 psi), relief valve (panah) akan terbuka dan mengalirkan kelebihan aliran oli tersebut kembali ke oil pan.

Valve ini berperan sebagai main relief valve untuk lubrication system, dan untuk melakukan penyetelan pada valve ini dipergunakan shim dengan ketebalan tertentu.

protective valve 320D

Apabila main relief valve pada lubrication system tidak berfungsi maka peningkatan tekanan operasi pada oli dapat merusak komponen. Untuk meminimalkan kemungkinan kerusakan komponen akibat main relief valve yang tidak berfungsi tersebut maka engine 3066 memiliki back up relief valve. Protective valve (panah) terletak didalam oil pan pada bagian bawah engine block. Protective valve membuka apabila tekanan oli dalam lubrication system meningkat sampai 981 ± 98 kPa (142 ± 14 psi).

engine oil pressure tap

Engine 3066 memiliki pressure tap (panah) yang dapat digunakan untuk mengukur tekanan oli engine. Pressure tap ini terdapat di samping engine bagian belakang. Tekanan oli normal untuk lubrication system berkisar antara 196 dan 392 kPa (28 and 57 psi) dengan engine berputar pada 1500 rpm.

engine oil pressure sensor 320D

Pressure sensor (panah) berfungsi untuk memonitor tekanan oli. Apabila tekanan oli tidak sesuai dengan spesifikasi, pressure sensor akan mengirimkan signal ke machine monitoring system agar memberikan peringatan kepada operator.

dipstick 320D

Dipstick (panah) berfungsi sebagai indikator untuk engine oil level.

oil fill port

Saat dipstick menunjukan bahwa level oli kurang maka tuangkan oli tambahan melalui oil fill port (panah) yang terdapat di bagian atas dari engine.

Governor Control System Operation pada Caterpillar 320D

Penjelasan kali ini akan memberikan informasi bagaimana governor bekerja ketika kecepatan engine mulai melebihi dari kecepatan yang ditentukan oleh throttle control lever. Saat engine mulai mengalami overspeed maka gaya sentrifugal pada flyweight akan menyebabkan flyweight mekar & membuka keluar, sifter, dan sleeve juga bergerak ke kanan sampai menyentuh dan menekan torque control spring. Setelah itu berikutnya yang terjadi adalah tension lever bergerak juga ke arah kanan dan menarik governor spring. Pada saat gaya dari spring dan gaya sentrifugal yang dimiliki flyweight mencapai kesetimbangan maka tension lever akan berhenti bergerak.

Pada saat yang bersamaan ketika flyweight, shifter, dan sleeve bersama-sama menggerakan tension lever maka komponen-komponen tersebut juga menggerakan floating lever ke arah kanan. Mekanisme lever menghubungkan floating lever ke control rack sehingga control rack juga bergerak ke kanan untuk mengurangi jumlah bahan bakar yang akan dipasok oleh fuel injection pump ke fuel injection nozzle. Control rack akan terus bergerak ke kanan sampai governor spring dan flyweight mencapai kesetimbangan. Jika kecepatan engine terus meningkat akibatnya adalah tension lever akan terus bergerak ke akan sampai menyentuh idling-sub spring yang akan membawa kecepatan putaran engine ke kondisi NO LOAD MAXIMUM SPEED.

Fungsi dari torque control spring adalah untuk membatasi jumlah asap hitam yang dihasilkan oleh engine saat mengalami akselerasi. Saat kecepatan engine rendah maka gaya dari torque control spring lebih besar dibandingkan gaya sentrifugal dari flyweight. Gaya dari spring akan menggerakan shifter dan sleeve kearah kiri sehingga guide dan floating lever pun terdorong kearah kiri dan menyebabkan control rack bergerak juga ke arah FUEL ON. Pada saat kecepatan engine meningkat, gaya sentrifugal dari flyweight akan menekan torque control spring. Shifter selanjutnya akan menyentuh dan mendorong tension lever untuk mengurangi fuel yang akan di injeksikan. Pada governor ini, mendorong fuel rack ke dalam akan mengurangi fuel dan menarik rack keluar akan menambah fuel.

CATATAN: Control lever dan shutoff lever pada illustrasi diatas bukanlah mekanisme sebetulnya yang terdapat pada engine 3066 di 320 Hex. Mekanisme control untuk throttle yang aktual bukanlah menggunakan lever melainkan pulley dan system kabel. Shutoff lever juga dioperasikan oleh solenoid.

320D engine controller 1

Semua input komponen elektronik untuk engine speed control akan menuju ke controller. Controller tersebut berada di sisi kiri machine di bagian belakang pintu akses bersebelahan dengan air filter canister.

320D engine controller 2

Skematik yang telah disederhanakan untuk machine control system seperti tampak pada gambar di atas menampilkan komponen input yang mengontrol governor motor. Input komponen itu adalah automatic engine speed control (AEC) dan power mode function di control panel; engine speed dial, implements/swing, travel, dan attachment pressure switch; one touch low idel switch pada implement control lever sebelah kanan, back up switch untuk throttle control dan position feedback sensor pada governor actuator motor.

Controller akan membandingkan input signal dari engine sped dial dengan input signal yang diterima dari position feedback sensor. Jika posisi dari dari feedback sensor dan engine spped dial tidak sama maka controller akan mengirimkan signal ke governor motor untuk menggerakan governor control lever ke posisi yang benar.

governor motor 320D

Governor actuator motor (didalam kotak besi) berada di sisi kiri dari machine di belakang pintu akses. Governor actuator motor menerima signal electronic dari controller.

feedback sensor 320D

Governor control cables dibungkus mengelilingi pulley yang terhubung ke position feedback sensor (panah) didalam governor actuator motor.

Signal electronic yang sampai ke governor actuator motor menyebabkan feedback sensor dan pulley berputar. Putaran dari pulley menggerakan cable yang akan menggerakan governor throttle control lever.

engine speed control dial

Engine speed control dial di dalam operator station adalah salah satu komponen input untuk mengontrol engine speed. Engine speed control dial memiliki sepuluh pilihan posisi. Masing-masing posisi merujuk pada suatu harga rpm yang spesifik. Posisi 1 adalah LOW IDLE dan posisi 10 adalah HIGH IDLE.

backup switch 320D

Rangkaian engine speed control memiliki backup switch (berlokasi di dalam operator station, dibawah cover di bagian belakang dari arm rest bagian kanan). Back up switch ini memungkinkan operator untuk mem by pass engine speed dial. Untuk mengoperasikan engine pada LOW IDLE posisikan manual/auto switch (1) ke posisi “MAN” dan tahan spring-centered speed toggle switch (2) ke gambar kura-kura sampai engine speed berhenti melambat. Untuk beroperasi pada HIGH IDLE, tahan speed switch (2) di posisi gambar kelinci sampai engine speed berhenti naik. Untuk mengoperasikan engine pada operasi kecepatan menengah, lepaskan speed toggle switch sebelum engine mencapai high atau low idle.

monitor panel 320D

Untuk bisa meningkatkan effesiensi konsumsi bahan bakar dan mengurangi noise level maka AEC akan mengurangi engine speed pada saat tidak ada beban. Level pertama beroperasi saat AEC switch (1) dalam kondisi OFF. Level pertama terjadi pada saat kurang lebih tiga detik setelah kebutuhan engine untuk menanggung beban hilang. Pressure switch untuk swing, travel, & attachment mengirimkan signal ke controller untuk memberitahu controller bahwa tidak ada beban yang diberikan ke engine. Saat tidak ada kebutuhan beban maka controller akan mengirimkan signal ke governor motor untuk menurunkan engine speed sebanyak 100 rpm.

Level AEC yang kedua terjadi ketika switch AEC dalam kondisi ON dan posisi engine speed dial berada di 5 atau lebih. Level kedua ini otomatis akan mengurangi engine speed menjadi sebesar 1300 rpm jika setelah 3 detik engine tidak menerima beban. Apabila ada pressure switch yang berubah menjadi ON (kondisi berbeban) maka engine speed akan kembali ke kecapatan yang sesuai dengan yang tertera di speed dial.

Power Mode selector switch (2) juga terletak di control panel. Level dari Power Mode menentukan maximum engine speed secara terpisah tidak tergantung dari posisi engine speed dial. Power Mode III mengijinkan rentang maksimum dari operasi throttle (posisi engine speed dial 1-10). Power Mode II mambatasi maximum engine speed sampai posisi 9 saja dan Power Mode I membatasi posisi maximum engine speed sampai posisi 7 saja tanpa tanpa menghiraukan posisi dari engine speed dial. Machine memiliki nilai default Power Mode II pada saat start-up.

automatic engine control 320D

Grafik di atas menunjukan rpm engine pada berbagai macam kondisi dari operasi implement dengan machine berada pada Power Mode III dan engine speed dial pada posisi 10. Lima detik pertama di grafik menunjukan rpm engine saat implement sedang dioperasikan. Pada saat tersebut engine berada dalam kondisi beban yang berubah-ubah karena itu akibatnya maka rpm engine juga berfluktuasi. Saat operator menghilangkan beban dari engine untuk sekejap rpm engine akan naik sampai HIGH IDLE. Jika AEC switch dalam posisi OFF, dalam waktu tiga detik setelah setelah engine speed mencapai high idle maka fungsi level pertama dari AEC akan menurunkan engine rpm sebanyak 100 rpm. Apabila switch AEC ada di posisi ON maka 3 detik setelah engine mencapai HIGH IDLE, level kedua AEC akan menurunkan rpm engine dari high idle ke 1300 rpm.

Selama operator tidak menggerakan implement atau travel motor maka engine speed tetap berada 100 rpm dibawah high idle rpm (AEC switch dalam posisi OFF) atau pada 1300 rpm (AEC switch dalam posisi ON).

Apabila operator memberikan beban pada engine maka controller akan mengembalikan engine speed ke engine speed dial setting atau ke maximum speed yang diperbolehkan oleh power mode level (tergantung mana yang paling rendah).

ppc 320D

Pada implever control lever sisi kanan terdapat one-touch low idle switch (tanda panah). Saat operator mengaktifkan one-touch low idle switch maka controller mengirimkan signal ke governor motor agar mengurangi engine speed menjadi 940 rpm. Saat operator menekan swich tersebut untuk yang kedua kalinya maka engine speed akan naik lagi ke level yang di set pada engine speed dial, power mode level atau AEC level (tergantung mana yang paling rendah). Jika operator mengaktifkan fungsi maka one-touch low idle control switch secara otomatis akan OFF dan engine speed akan kembali ke level operating normal.

PERHATIAN

Engine speed dial sebaiknya berada di posisi 1 sebelum engine dimatikan. Apabila operator mematikan machine dengan one-touch level idle switch dalam keadaan aktif (rpm engine sebesar 940 rpm) dan operator tidak mengembalikan speed dial ke posisi 1 sebelum menghidupkan engine kembali, maka saat engine hidup speed engine akan langsung berakselerasi ke kecepatan engine speed dial setting atau ke level power mode II – tegantung mana yang paling rendah. Controller tidak menyimpan di memory informasi mengenai one-touchlow idle swith yang masih dalam kondisi aktif pada saat engine dimatikan.

Fungsi Pilot Manifold pada Alat Berat beserta Klasifikasinya

Fungsi pilot manifold adalah tempat pembagian aliran pilot sesuai dengan sistemnya dan juga tempat solenoid-solenoid yang banyak dipakai pada Caterpillar 320D ini. Letak pilot manifold ini ada di bagian bawah dari pada control valve, sehingga kita harus membuka cover bagian bawah untuk melihat manifold valvenya.

Sirkuit pilot dapat diklasifikasikan sesuai dengan fungsinya yaitu:

  • Sistem power shift pressure
  • Sirkuit pilot control valve
  • Sirkuit straight travel valve
  • Swing parking brake
  • Boom priority
  • Swing priority
  • Automatic travel speed change.

Electronic Control System pada Caterpillar 320D

Dalam hal pengaturan aliran pompa serta aliran dalam mode operasinya hydraulic system dibantu oleh electronic control. Untuk melakukan fungsinya, electronic control mempunyai tiga tugas penting yaitu:

  1. Mengontrol flow rate dari pompa, yang memungkinkan pompa mensuplay output yang optimum yang sesuai antara beban dan kecepatan engine
  2. Mengontrol AEC (Automatic Engine Control), yang akan menurunkan kecepatan engine jika tidak ada beban yang diaplikasikan sehingga mengurangi konsumsi bahan bakar dan mengurangi kebisingan
  3. Mengontrol output-output yang bervariasi sesuai dengan funginya. Electronic control ini selanjutnya disebut controller juga bisa didownload dengan menggunakan service tool (ET).

electronic control modul 320D

Electronic Control Module
Electronic control system terdiri dari monitor yang letaknya di dalam kabin dan ECM machine yang lokasinya berada dibelakang kabin compartment. Electronic control system mengontrol kecepatan engine dan pompa melalui ECM machine.

Hydraulic Pump pada Caterpillar 320D

Swash Plate Design
Tipe pompa yang digunakan kembali menggunakan tipe “Swash Plate Design”. Hanya letaknya saja yang berbeda yaitu pompa kiri dan kanan. Pada pompa ini juga dipasangi pompa pilot yang mempunyai maksimum flow 8,4 GPM dengan tipe gear.

PRV Solenoid & Delivery Pump Pressure Sensor
Juga terpasang solenoid PRV pada bagian kirinya serta sensor tekanan delivery pump pada masing-masing pompa nya. Sensor ini berguna selain sebagai pembacaan tekanan actual pada monitor juga dipakai sebagai referensi oleh controller dalam mengatur flow dari pompa .

NFC
Seperti tipe sebelumnya line NFC masih terpasang pada masing-masing pompa kiri dan kanan, masih berfungsi sama dengan tipe sebelumnya.

Cara Melepas Fuel Pump dan Governor

Cara yang paling akurat untuk menguji dan menyetel pump dan governor adalah dengan menggunakan test bench. Setelah memutuskan hubungan antara main fuel supply line, fuel injector supply lines, fuel overflow line, lubrication line, dan semua governor control linkage maka pompa dan governor dapat dilepaskan.

Pompa dan governor dapat dilepas dengan atau tanpa fuel timing gear. Untuk melepaskan pompa dan governor tanpa timing gear, longgarkan empat buah bolt bolts (1) dari the timing gear housing. Untuk melepaskan pompa dan governor dengan timing gear, lepaskan lima buah bolts (2) dari timing gear housing cover dan longgarkan tiga retaining bolts (3).

fuel pump removal 320D 2

Taper dan slot pada bagian ujung fuel camshaft memungkinkan pompa dan governor untuk terpasang pada fuel timing gear hanya pada satu posisi saja.

fuel pump removal 320D 3

Taper dan key slot pada timing gear akan cocok dengan taper dan key slot dari fuel camshaft.

Cooling System pada Hydraulic Excavator Caterpillar 320D

Sama seperti untuk lubrication system, perawatan yang baik untuk cooling system sangat penting untuk mendapatkan usia engine yang optimal. Kerusakan pada engine paling banyak disebabkan masalah pada cooling system. Radiator berfungsi sebagai reservoir dan heat exchanger untuk engine coolant. 320 Hydraulic Excavator menggunakan conventional radiator yang dilengkapi dengan overflow bottle. Jangan pernah membuka pressurized cap (panah) pada saat engine masih panas.

Pada saat operating temperature engine coolant berada dalam kondisi panas dan bertekanan. Radiator dan semua saluran yang menuju heater ataupun engine mengandung air atau uap panas yang apabila tersentuh akan mengakibatkan luka bakar.

Uap panas dapat menyebabkan cidera parah. Pemeriksaan level pada engine coolant hanya boleh dilakukan pada saat engine mati dan filler cap telah cukup dingin untuk disentuh dengan tangan. Longgarkan cooling system filler cap untuk mengeluarkan tekanan secara perlahan.

Cooling system conditioner mengandung zat alkalis yang juga dapat menyebabkan cidera. Hindari kontak langsung dengan kulit, mata dan jangan sampai terminum. Dinginkan terlebih dahulu cooling system sebelum di drain. Saat megosongkan cooling system, tampung coolant yang keluar dengan wadah dan buang coolant di tempat yang aman bagi lingkungan sekitar.

overflow tank 320D

Botol radiator overflow menampung engine coolant saat suhu engine melebihi titik didih coolant. Garis pada botol menunjukan apakah coolant dalam kondisi penuh atau membutuhkan penambahan.

belt waterpump 320D

Belt dan pulley menggerakan centrifugaltype water pump (panah) and fan. Water pump mengalirkan coolant ke seluruh bagian engine.

temperatur regulator 320D

Saat suhu coolant dibawah 71 ± 2° C (160 ± 3.6° F), coolant temperature regulator (panah) mencegah coolant mengalir menuju radiator.

Lokasi Komponen Fuel System Caterpillar 320D

Piston-type fuel transfer pump (1) mengalirkan fuel dari tank ke main fuel pump. Fuel camshaft menggerakan fuel transfer pump. Apabila machine mengalami habis fuel atau setelah penggantian filter maka fuel priming pump (2) dapat digunakan untuk memancing fuel.

Untuk mempriming fuel, buka pengunci dari priming pump dengan cara memutarkan pump knob berlawanan arah dengan arah putaran jarum jam. Setelah melepaskan kunci knob selanjutnya operasikan pompa. Longgarkan air vent plug pada fuel filter manifold untuk mengalirkan fuel ke filter dan pada governor untuk mengalirkan fuel ke main pump dan fuel lines (akan didiskusikan kemudian).

fuel filter 320D

Fuel mengalir melalui filter sebelum masuk ke main fuel pump. Spin-on fuel filter harus selalu dirawat setiap interval waktu tertentu. Jika terdapat kotoran yang menyumbat fuel filter maka filter bypass valve akan terbuka sehingga fuel transfer pump akan mengalirkan fuel yang tidak disaring ke fuel main pump.

PERHATIAN

Jangan pernah menuangkan fuel ke dalam filter pada saat memasang filter baru. Untuk memastikan bahwa tidak terdapat fuel kotor yang masuk ke dalam fuel system saat penggantian filter maka gunakanlah fuel priming pump untuk memancing fuel. Pada saat memompa untuk memancing, bukalah air vent plug (panah) agar udara dapat mengalir keluar dari system. Pemompaan dihentikan saat fuel mengalir tanpa disertai dengan gelembung udara dari vent plug. Yakinkan untuk menampung fuel yang keluar dari air vent. Air vent plug dapat diganti dengan pressure gauge untuk mengukur tekanan fuel antara transfer pump dan filter.

main fuel pump

Main fuel pump (1) adalah in-line cam-type pump yang terdiri dari enam buah scroll-type fuel pumps (2) yang terpasang secara individual. Gear yang telah di-timing dengan engine crankshaft merupakan penggerak dari main fuel pump. Governor (3) melalui perantaraan fuel control rack mengontrol jumlah fuel yang akan dikirimkan oleh masing-masing fuel pump ke dalam cylinder.

Governor digerakan secara electro-mechanically melalui system cable dan pulley (4). Pada saat energized, shutoff solenoid (5) menggerakan fuel rack ke posisi FUEL OFF position tanpa dipengaruhi oleh throttle position.

CATATAN: Saat mem-priming fuel pump dan fuel lines longgarkanlah air vent plug (6). Hentikan Proses priming apabila fuel yang mengalir dari air vent plug sudah tidak mengandung gelembung udara. Yakinkan untuk selalu menampung fuel yang keluar dari air vent dengan menggunakan wadah dan buanglah di tempat yang telah ditentukan.

 

Performance Monitor

performance monitor 320D

Fungsi utama dari monitor ini adalah untuk memantau status aktual kondisi dari machine dan engine. Selain itu juga monitor dapat melakukan fungsi lainnya seperti mengkalibrasi, melakukan diagnostic test serta melakukan pemrograman controller pada saat memilih tool yang sesuai. Monitor ini hanya berisi layar LCD dan tombol navigasi untuk semua keperluan Pemahaman mengenai fungsi tombol ini sangat penting dalam melakukan fungsi-fungsi dari monitor tersebut diatas. Controller menggunakan CAT data Link dalam berkomunikasi

dengan monitor ini. Monitor ini dapat disetel arahnya untuk mendapatkan posisi pembacaan yang bagus.

Pilot Valve (Joy Stick ) 320D

pilot valve 320D

Fungsi dari pilot valve ini adalah mengarahkan aliran dari pompa pilot ke masing-masing spool pada control valve sesuai dengan fungsinya. Pilot valve ini juga me “metering” (menjatah) aliran sesuai dengan pergerakan dari sticknya sehingga didapatkan gerakan yang halus dari masing-masing posisi. Untuk 320 D switch-switch “Work Mode” sudah ditiadakan sebagai gantinya dari pilihan work mode tersebut adalah pergerakan dari pilot valve ini.

Contohnya jika kita ingin melakukan”swing priority”kita tinggal menggerakan pilot valve untuk swing lebih cepat/jauh sehingga valve-valve akan secara otomatis melakukan pengaturan priority tersendiri.