Funzionamento del Circuito Idraulico del Trattore: Un'Analisi Dettagliata

La riduzione dei consumi di carburante è uno degli obiettivi principali nello sviluppo di nuovi trattori, in quanto comporta una riduzione delle emissioni, dei costi operativi e di conseguenza una maggiore soddisfazione dei clienti. Negli ultimi trent’anni, il consumo specifico dei motori per trattori (cioè la quantità di carburante bruciato per generare 1 kWh di energia) è stato ridotto di più del 20% e questo obiettivo è stato raggiunto grazie a una continua ottimizzazione.

Infatti, man mano che aumenta il carico motore, ad esempio agendo sull’acceleratore, il motore risulta essere più efficiente. Supponendo che una macchina operatrice abbia un assorbimento di 35 CV, il motore può erogare questa potenza a bassi regimi con un alto carico motore o ad alti regimi con un carico motore basso.

Dalle precedenti affermazioni si può arrivare alla considerazione che i motori a combustione interna sono particolarmente efficienti quando vengono utilizzati quasi al limite e pertanto è importante evitare di utilizzare macchine eccessivamente potenti rispetto alla richiesta di potenza della lavorazione. Quando al motore è richiesta una potenza ben inferiore a quella massima che può erogare, è necessario che l’operatore faccia lavorare il motore nel modo giusto. Nello specifico è consigliabile operare con rapporti lunghi e alto carico motore piuttosto che usare rapporti corti con bassi carichi.

Questa regola è applicabile per le lavorazioni con macchine passive (ad esempio gli aratri) o per i trasporti, mentre per le operazioni che richiedono l’uso della presa di potenza (come ad esempio l’irrorazione), l’operatore è costretto a far operare il motore a determinati regimi in modo che la presa di potenza ruoti a una delle velocità nominali (540 o 1.000 rpm).

La presa di potenza economica viene usata al fine di risparmiare carburante e infatti si possono ridurre i consumi fino al 18%. Il posizionamento delle velocità nominali è ottimale per le attrezzature più pesanti, ma in quelle più leggere, come ad esempio le macchine spandiconcime e le seminatrici, l’operatore è obbligato a far lavorare il motore a regimi eccessivamente alti e quindi con bassi carichi motore. In tali circostanze, il motore opera in un punto di lavoro non efficiente.

Per diminuire il consumo specifico sarebbe opportuna una trasmissione tra motore e presa di potenza con una minore riduzione oppure un cambio di velocità della presa di potenza con un maggiore numero di rapporti per ciascuna velocità nominale. Tuttavia, tale soluzione non è stata mai proposta da alcun costruttore, probabilmente perché avrebbe richiesto modifiche importanti alla scatola della trasmissione che, tra l’altro, in molti trattori funge da elemento portante.

L'Innovazione degli Azionamenti Idraulici

Recentemente, alcuni costruttori di attrezzature hanno proposto spandiconcime e seminatrici azionati dai distributori idraulici del trattore invece che dalla presa di potenza. Questa soluzione consente all’operatore una maggiore libertà nel fissare il regime motore durante una lavorazione e quindi di poter far operare il motore a un regime inferiore di quello della massima coppia se le condizioni operative lo consentono.

In passato non era possibile introdurre sul mercato attrezzature idrauliche, in quanto la potenza idraulica gestibile dai circuiti idraulici integrati nei trattori era poco più che sufficiente per azionare degli attuatori lineari. I nuovi trattori, invece, hanno pompe e scambiatori che sono capaci di gestire potenze idrauliche considerevoli.

A titolo d’esempio, in un moderno trattore da 140 CV i distributori erogano una portata d’olio di 90 l/min e una potenza idraulica di quasi 45 CV. Tuttavia, maggiore è la portata massima erogabile dal circuito idraulico, minore è il regime motore necessario per erogare la portata richiesta dall’attrezzatura e quindi maggiore è il risparmio di carburante ottenibile dall’azionamento idraulico rispetto a quello meccanico.

È risaputo che una trasmissione idraulica è meno efficiente di una meccanica; infatti, il 95% della potenza al motore è disponibile alla presa di potenza, mentre non più dell’85% è disponibile ai distributori idraulici. Tuttavia, l’ottimizzazione del punto di funzionamento del motore può controbilanciare le maggiori perdite dell’azionamento idraulico.

Infatti, i benefici sono tanto maggiori quanto più la richiesta di potenza dell’attrezzatura è bassa. La riduzione dei consumi di carburante non è l’unico vantaggio dell’azionamento idraulico. Possiamo annoverare anche una migliore sicurezza per l’operatore e una migliore funzionalità del trattore.

È noto che l’albero cardanico è un’importante fonte di rischio visto che, se non ben protetto, può aggrapparsi a lembi o cinghie di tute di lavoro causando incidenti quasi sempre letali. Infine, l’assenza dell’albero cardanico lascia all’operatore maggiore libertà nelle manovre, come compiere sterzate strette col trattore o sollevare l’attrezzatura con l’albero cardanico in rotazione senza doversi curare che questo possa danneggiarsi.

Per i motivi illustrati in questo articolo, si stanno proponendo da tempo soluzioni che consentono di non usare l’albero cardanico per l’azionamento di attrezzature. L’azionamento idraulico è sicuramente una soluzione disponibile in commercio per alcune attrezzature, ma che in futuro potrà essere sostituita dagli azionamenti elettrici.

Componenti e Funzioni del Circuito Idraulico

Gli appassionati di trattori, si chiederanno probabilmente come funziona il sollevatore e lo sforzo controllato di un trattore. Come accennato in precedenza, vi sono anche degli attrezzi ben precisi che vanno montati sul suddetto meccanismo. Il sollevatore funziona attraverso ad un determinato sistema di cilindri idraulici. Chiarito questo concetto, nei trattori usati in agricoltura vengono montati questi cilindri idraulici noti anche con il termine “semplice effetto”.

Nel manovrare macchine agricole bisogna sempre attenersi alle indicazioni del costruttore per gli utilizzi e soprattutto le pendenze. Tale sforzo è composto da una rotella meccanica, che può esser controllata impostandola con un numero ben specifico. Prima di ogni utilizzo, ti suggeriamo di leggere attentamente il numero da immettere. Se volessi far funzionare il sollevatore in modo più preciso e fermo, tale rotella potrà essere messa ad uno oppure due.

Per determinare il sollevamento massimo di un trattore occorre capire quanto potente sia il motore in questione. Il grado di sollevamento può essere regolato dalla macchina tramite un potente impulso elettrico. Mediamente un sollevatore di un trattore può supportare fino a 2.200 chilogrammi.

I distributori idraulici per i trattori permettono di azionare e/o regolare alcune attrezzatture che vengono connesse al trattore. In genere questi elementi sono posizionati nella parte posteriore del mezzo, in corrispondenza o dell’eventuale di attrezzi al sollevamento oppure dei ganci di traino. I trattori più specialistici possono presentare alcuni distributori idraulici per i trattori anche di lato o anteriormente. Gli attacchi rapidi con cui sono fissati esternamente al trattore hanno dimensioni standard e sono di tipo “femmina”. L’attacco “maschio” è infatti incorporato nelle attrezzature, in corrispondenza dei cavi di connessione.

Le leve che gestiscono i distributori idraulici per i trattori, inoltre, possono assumere tre differenti posizioni: di sollevamento (in cui una parte dell’attrezzo viene mossa o alzata), neutra o di abbassamento. In questo ultimo caso una parte dell’attrezzo viene mossa oppure abbassata.

Le tipologie di distributori idraulici per i trattori agricoli sono diverse. I più usati sono a doppio effetto perché aumentano i movimenti del cilindro idraulico. Abbiamo poi quelli a semplice effetto che a differenza dei precedenti aumentano il movimento in un’unica direzione. La posizione iniziale è riacquistata sfruttando infatti il solo peso proprio dell’attrezzo.

Infine vi sono tra le tipologie di distributori idraulici per i trattori agricoli non possiamo non citare quelli ad effetto flottante. Questi permettono all’attrezzo connesso al trattore di seguire l’andamento del suolo. Abbiamo capito dunque la fondamentale importanza dell’idraulica nei trattori. È diventata infatti ben presto un elemento insostituibile anche come ausilio alla sterzatura e alla frenatura.

Ancor più di recente la sua essenzialità è cresciuta. Sui modelli più evoluti di macchine agricole oggi sono montati sollevatori a controllo elettronico, distributori idraulici che si possono programmare sia nel tempo che nella portata nonché innesti elettroidraulici per trasmissioni anteriori e prese di potenza.

L’importanza dell’idraulica nei trattori emerge anche nelle altre funzioni accessorie come la lubrificazione di alcuni componenti della trasmissione oppure la frenatura dei rimorchi. I migliori impianti idraulici montati oggi sui trattori specializzati sono a centro chiuso con pompe Load Sensing (sensibili al carico) da oltre 120 L/min, distributori programmabili in temporizzazione e portate, un elevato numero di vie collocate posteriormente, anteriormente e anche lateralmente, scarichi liberi di ritorno Power Beyond e la possibilità di concentrare più funzioni in un unico strumento di controllo.

Sui modelli più evoluti, oggi sono montati sollevatori a controllo elettronico, distributori idraulici programmabili (in tempo e portata), innesti elettroidraulici per trasmissioni anteriori e prese di potenza, bloccaggi dei differenziali, prese di potenza ventrali movimentate dall’olio in pressione e, infine, trasmissioni split-power con ramificazione della potenza meccanico-idraulica.

Le prese ad alta pressione dirette con scarichi liberi, dette anche attacchi Power Beyond, permettono di convogliare l’intero flusso d’olio in pressione dalla pompa idraulica verso uno o più motori idraulici montati sull’attrezzatura.

Modifiche e Manutenzione del Circuito Idraulico

Per prima cosa è necessario collegare il tubo di mandata della pompa P del distributore. La valvola di massima è regolabile da 30 a 210 bar, per regolare la pressione è consigliabile di montare un manometro che abbia una scala che possa arrivare almeno fino a 250 sulla connessione supplementare P.E' possibile a questo punto regolare la valvola di massima del distributore agendo sul grano posto sulla valvola stessa.

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Tabella Riepilogativa delle Tipologie di Distributori Idraulici

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