I distributori idraulici sono componenti essenziali in molti sistemi, specialmente in quelli che richiedono precisione e controllo. Questo articolo esplora il funzionamento di questi sistemi, le diverse tipologie disponibili e le loro applicazioni, con un focus particolare sui comandi a distanza e il loro utilizzo in ambito agricolo.
Funzionamento dei Distributori Idraulici
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.
I condotti collegano la centrale di compressione o la pompa di alimentazione alle varie macchine utilizzatrici, rotanti o alternative. Le valvole direzionali (distributori) hanno invece il compito di dirigere il flusso di olio nel cilindro o nel motore per realizzare i movimenti nelle direzioni che occorrono. Per accelerare o rallentare i flussi interviene il regolatore di portata detto anche valvola regolatore di flusso.
Tipologie di Valvole e Sistemi di Controllo
Le valvole ad otturatore verticale utilizzano il collaudato principio dell'otturatore per fornire portate elevate con una breve corsa della valvola. Le valvole di controllo a solenoide offrono una flessibilità mai avuta prima. La valvola a sede tipo EM è disponibile come valvola di comando oppure con comando smorzato (soft-shift). Il funzionamento della valvola è determinato dal numero di elementi idraulici da azionare. La forza di azionamento della valvola è determinata dalla forza idraulica e dalla forza elastica generata dalla pressione di controllo (X) sulla superficie di controllo (5).
Sistemi di Controllo Elettronici
I sistemi di controllo elettronici remoti operano tramite attuatori che eseguono una trasduzione elettro-idraulica delle azioni decise dall'unità di elaborazione. Questa unità elabora i segnali ricevuti in ingresso da un joystick elettronico.
È possibile scegliere il tipo (PWM, Analog, CAN) e la configurazione più appropriata del joystick elettronico per la propria applicazione, facendo riferimento alla famiglia JEC (Joystick Electronic Control). L'unità di controllo elettronico ECS è in grado di comandare da 1 a 8 sezioni (proporzionalmente o digitalmente) attraverso una configurazione dinamica dei segnali di ingresso/uscita gestiti via software e wireless. È compatibile per comunicazioni dual-CAN (CANopen e SAEJ1939). La gestione wireless consente anche di controllare da remoto il funzionamento e la diagnostica del dispositivo.
Distributori Idraulici nei Trattori Agricoli
I distributori idraulici per i trattori permettono di azionare e/o regolare alcune attrezzature che vengono connesse al trattore. In genere questi elementi sono posizionati nella parte posteriore del mezzo, in corrispondenza 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.
Tipologie di Distributori Idraulici per Trattori Agricoli
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.
Componenti Essenziali per il Controllo Remoto
- Cavo Tipo Walvoil Con Giunti Girevoli - Mm.1500
- Cavo Tipo Walvoil Con Giunti Girevoli - Mm.2000
- Cavo Tipo Walvoil Con Giunti Girevoli - Mm.2500
- Cavo Tipo Walvoil Con Giunti Girevoli - Mm.3000
- Cavo Tipo Walvoil Con Giunti Girevoli - Mm.3500
- Leva Comando Singolo
- Leva Comando Singolo Con Blocco Di Sicurezza
- Leva Comando Singolo Con Blocco Antinversione
- Leva Comando Joystick Con Pomolo Base
- Leva Comando Joystick Con Pulsante On/Off
- Leva Comando Joystick Con Blocco Laterale
- Cuffia Per Joystick 82025-82026
- Cuffia Per Joystick 82027
- Pomolo X Joystick 82025 E 82027
Accessori per Distributori
- ML 80026 - Carry Over Per La Continuazione Della Pressione
- Modello Ml 80031 - Posizionatori Per Distributore - Mdt, Ml - Pos. 0 Fissa. Pos. 1-2 Ritorno A Molla
- 81662 - Posizionatori Per Distributore - Md, Mdt, Ml, Dn - Pos. 0-1 Fissa. Pos. 2 Ritorno A Molla
- 81664 - Posizionatori Per Distributore - Ml, Dn Md1 Leva, Mdt - Pos. 0-2 Fissa. Pos. 1 Ritorno A Molla
- 81667 - Posizionatori Per Distributore - Md, Mdt, Ml, Dn - Pos. 0/1/2" Fisse
- 81816 - Posizionatori Per Distributore - Md, Ml, Dn - Pos. 1 Fissa.
Modelli e Caratteristiche
Esistono diversi modelli di distributori oleodinamici, ognuno progettato per specifiche applicazioni. Di seguito, alcuni esempi con le loro caratteristiche principali:
- Distributore oleodinamico Ama modello Basic: Progettato come ricambio per trattori, disponibile in diverse configurazioni:
- Modello da 3/8" a 2 leve, circuito a doppio effetto con ritorno a molla, portata 40 litri e pressione massima 180 bar.
- Modello da 3/8" a 3 leve, con la 1ª a semplice effetto e la 2ª e la 3ª a doppio effetto con ritorno a molla, capacità di 40 litri e pressione massima 180 bar.
- Modello da 3/8" a 4 leve, circuito a doppio effetto con ritorno a molla, capacità 40 litri con pressione massima 180 bar.
- Modello da 1/2", circuito a 1 leva doppio effetto con ritorno a molla.
- Distributore oleodinamico per spaccalegna, modello Basic da 3/8": Con 1 leva doppio effetto, capacità di 40 litri e pressione massima di 180 bar.
- Distributore Walvoil modello SD5:
- Modello da 3/8" con 1 sezione doppio effetto con comando elettrico 12VDC, 40 litri.
- Modello da 3/8", circuito con 2 leve a doppio effetto con ritorno a molla.
- Distributore oleodinamico Walvoil modello SD4 da 3/8" a 1 leva.
Componenti Aggiuntivi
Per completare e ottimizzare il sistema idraulico, sono disponibili diversi componenti aggiuntivi:
- Kit leva cloche per distributori Basic: Per un controllo intuitivo e senza sforzo.
Il Fluido Idraulico
Il fluido, comunemente olio minerale o sintetico, permette la trasmissione dell’energia. Pur avendo una minima elasticità, questa caratteristica contribuisce a eliminare i giunti elastici meccanici nelle trasmissioni, sebbene possa influenzare la prontezza di intervento e la precisione. Le caratteristiche principali dell'olio sono la viscosità, che incide sull'attrito durante il passaggio attraverso tubazioni e apparecchiature, il potere lubrificante e la protezione contro la corrosione dei componenti.
Moto dei Fluidi
Il movimento dei fluidi in condotti chiusi o aperti può essere laminare o turbolento. Il numero di Reynolds (Re) è utilizzato per identificare il tipo di moto:
- Moto laminare: Re < 2000
- Zona critica di instabilità: 2000 < Re < 3500
- Moto turbolento: Re > 3500
Il moto laminare si verifica quando il fluido segue traiettorie rettilinee e parallele, mentre il moto turbolento è caratterizzato da traiettorie irregolari e vorticose, con un incessante rimescolamento della massa liquida. Poiché il tipo di moto influenza le perdite di carico, è fondamentale poterlo identificare a priori.
Principio di Pascal
Il principio di Pascal afferma che la pressione esercitata su un elemento di superficie di una massa liquida è trasmessa con pari intensità in tutte le direzioni.
Pompe Volumetriche
Le pompe volumetriche, ampiamente utilizzate nell'industria, si dividono in pompe rotative e pompe a pistoni alternativi. Le pompe rotative sfruttano il passaggio del fluido attraverso un meato, un'intercapedine millimetrica che separa superfici in movimento relativo, riempita di lubrificante. Questo meccanismo è realizzato con ingranaggi, viti o palette mobili.
Le pompe rotative ad ingranaggi esterni sono tra le più comuni. La ruota dentata primaria trascina la secondaria, creando una depressione che aspira il fluido nella camera di aspirazione. Il fluido riempie i vani dei denti e viene spinto verso l'uscita (mandata). Per un buon rendimento volumetrico, è essenziale controllare il gioco di accoppiamento laterale tra gli ingranaggi e gli organi di tenuta, come le ralle.
Queste pompe sono dotate di cuscinetti di sostentamento e bilanciamento idrostatico, funzionanti tramite dischi spinti dalla pressione del sistema contro i fianchi degli ingranaggi. La pompa è il cuore di ogni impianto oleodinamico, quindi è fondamentale conoscerne le modalità di guasto, le cause e i rimedi. Un parametro fondamentale è il rendimento, considerato normale se pari o superiore al 90-95%.
Componenti Accessori
I componenti accessori, fondamentali per valorizzare la trasmissione di potenza oleodinamica, si dividono in due gruppi: quelli per la regolazione del regime di flusso e quelli per il collegamento delle varie parti del circuito.
Temperatura dell'Olio
La temperatura dell'olio in un circuito idraulico aumenta a causa delle perdite dovute all'attrito e alle perdite di rendimento nelle trasformazioni energetiche. Anche le caratteristiche dell'olio contribuiscono significativamente. Questo fenomeno è simile all'effetto Joule in un circuito elettrico. La dissipazione in calore comporta una diminuzione di energia, che rimane nel sistema ma non è utilizzabile.
Se le condizioni di lavoro non sono gravose, l'aumento della temperatura dell'olio è contenuto e il serbatoio, se sufficientemente grande e ventilato, permette di dissipare il calore accumulato. Gli scambiatori di calore, normalmente a fascio tubiero con flussi in controcorrente, regolano la temperatura dell'olio variando la portata dell'acqua. La manutenzione consiste nel monitorare le temperature di entrata e uscita dell'acqua e dell'olio.
In caso di perdite d'olio, è obbligatorio usare circuiti chiusi per evitare contaminazioni dell'acqua di raffreddamento. L'aria, pur con capacità refrigeranti minori, è un fluido comodo per asportare il calore. Si utilizzano tubi sottili, numerosi, alettati e realizzati con materiali ad alto coefficiente di scambio termico. La manutenzione preventiva consiste nel monitorare la temperatura e pulire periodicamente le superfici alettate.
Gli scambiatori di calore mantengono l'olio entro un range di temperatura prestabilito. Nelle macchine semoventi, si possono sfruttare i gas di scarico dei motori termici, convogliandoli in appositi fasci tubieri nei serbatoi o in scambiatori accessori in parallelo al circuito principale. Questo permette il raffreddamento a regime e/o il riscaldo in avviamento (in climi freddi o con viscosità elevata).
Serbatoi
I serbatoi svolgono diverse funzioni:
- Purificazione/separazione di particelle solide via decantazione
- Filtrazione in aspirazione
- Compensazione delle espansioni e contrazioni di volume dovute alle variazioni di temperatura
Sono impiegati anche serbatoi pressurizzati per impedire l'ingresso di contaminanti/umidità e il traboccamento del liquido, tipici dei servomeccanismi di aerei e sommergibili.
Filtrazione
L'olio può essere pulito mediante filtri carrellati con pompa autonoma, anche senza fermare l'impianto. L'analisi periodica dell'olio permette la manutenzione predittiva, identificando correlazioni tra inquinanti, concentrazione e affidabilità del sistema. Questa attività è affidata a specialisti esterni, che prelevano i campioni con modalità rigide e ripetitive.
La manutenibilità si persegue in fase di progetto e viene perfezionata con la manutenzione migliorativa. Un serbatoio facilmente ispezionabile e pulibile, grazie a portelli di ispezione, è un esempio di fase progettuale rivolta alla manutenibilità.
Accumulatori
Gli accumulatori si trovano in circuiti con fluidi incomprimibili soggetti a variazioni di pressione, derivanti dalle normali modalità di impiego dei sistemi. Le pompe volumetriche, come quelle a ingranaggi, palette o pistoncini, erogano un flusso assimilabile al continuo. Variazioni di pressione possono essere indotte dall'azionamento di valvole, variazioni di carico, fine corsa degli attuatori e sovrasollecitazioni dovute a errori degli operatori.
Incrementi improvvisi di pressione causano il "colpo di ariete", mentre cali di pressione possono derivare da una richiesta di portata superiore alla portata della pompa. Gli accumulatori mantengono regolare la pressione e la portata dell'olio, smorzando le variazioni. Questo compito è svolto da un fluido comprimibile, separato dall'olio, che si comprime od espande in sincronia con le fluttuazioni di pressione. Gli accumulatori possono sostituire o integrare le pompe, soprattutto per "punte" di fabbisogno energetico o in dispositivi di emergenza.
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