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.

L'Importanza dell'Idraulica nei Trattori

L'idraulica ha assunto un'importanza fondamentale nei trattori agricoli, diventando un elemento essenziale come ausilio alla sterzatura e alla frenatura. Ancor più di recente, la sua essenzialità è cresciuta, difatti, 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.

Funzionamento dei Distributori Idraulici

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.

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.

Componenti Fondamentali di un Impianto Oleodinamico

Un impianto oleodinamico tipico comprende i seguenti componenti principali:

  • Serbatoio: Contiene l'olio idraulico, chiuso e munito di tappo con valvola a molla per lo sfogo dei gas. Un setto separatore permette la decantazione dell'olio.
  • Pompa: Azionata dal motore, fornisce il flusso di olio necessario.
  • Valvole: Controllano la direzione e la pressione dell'olio.
  • Cilindri: Trasformano la pressione dell'olio in movimento meccanico.
  • Filtri: Rimuovono le impurità dall'olio.
  • Tubi e Raccordi: Trasportano l'olio tra i vari componenti.
  • Dispositivo di sicurezza: Riversa l'olio nel serbatoio quando non utilizzato.
  • Valvola unidirezionale: Impedisce lo svuotamento del tubo di mandata.

In un impianto semplificato per l'azionamento di una pressa, l'olio viene pompato dal serbatoio e diretto verso il cilindro tramite una valvola di controllo. Azionando la valvola, l'olio entra nel cilindro, spingendo il pistone e compiendo il lavoro. Rilasciando la valvola, l'olio defluisce dal cilindro, permettendo al pistone di tornare alla posizione di riposo.

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 dell’eventuale attacco 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:

  • A doppio effetto: Aumentano i movimenti del cilindro idraulico.
  • A semplice effetto: A differenza dei precedenti, aumentano il movimento in un’unica direzione. La posizione iniziale è riacquistata sfruttando infatti il solo peso proprio dell’attrezzo.
  • Ad effetto flottante: Permettono all’attrezzo connesso al trattore di seguire l’andamento del suolo.

Il Sollevatore Idraulico

Nell'arco della loro vita, le trattrici lavorano con attrezzature trainate, portate o semi-portate. Il sollevatore è indispensabile per gestire le attrezzature portate e semi-portate poiché, usando l'energia accumulata sotto forma di pressione dall'olio e generata da una pompa idraulica, permette il loro sollevamento durante le svolte a bordo campo e nel passaggio al trasporto su strada.

Nella pratica, il sollevatore idraulico si occupa di trasmettere lo sforzo di trazione all'implement, alzarlo o abbassarlo per mantenere una determinata posizione e regolare gli sforzi trasmessi da esso al trattore. La pompa eroga un flusso di olio con una pressione fino a 180-200 bar nel circuito.

Se la pompa a ingranaggi fornisce una portata fissa, quella a pistoni a cilindrata variabile - più complessa e in genere installata sulle alte potenze - offre una portata regolabile in funzione delle esigenze del sistema. Realizzato in acciaio, ogni cilindro idraulico ospita un pistone che scorre grazie al flusso d'olio in pressione e agisce su una leva calettata sull'albero per il comando dei bracci del sollevatore.

L'attacco a 3 punti comprende due bracci inferiori, un terzo punto (regolabile in inclinazione e lunghezza), tiranti meccanici e catene registrabili per la riduzione dell'oscillazione laterale. Solo un attacco a 3 punti con geometria ben definita consente un corretto accoppiamento degli attrezzi.

Modalità di Funzionamento del Sollevatore

Esistono diverse modalità di controllo del sollevatore:

  • Posizione fissa: Permette il mantenimento delle attrezzature in una posizione fissa rispetto alla superficie del terreno o a una determinata profondità nel suolo.
  • Sforzo controllato: È possibile mantenere costante il tiro richiesto al trattore cambiando in automatico la profondità operativa degli attrezzi al variare delle condizioni del terreno.
  • Flottante: Evita l'intervento del sollevatore durante il lavoro e consente alle attrezzature con ruote o slitte di appoggiarsi liberamente sul terreno, seguendone il profilo.

Se inizialmente i sollevatori erano controllabili solo per via meccanica, ora i modelli più recenti ed evoluti possono essere gestiti tramite elettronica. Il conducente controlla un sollevatore meccanico con una leva di posizione e una dello sforzo. In modalità Sforzo controllato, si usa la leva dello sforzo per impostare l'ampiezza dell'intervallo in cui il tiro deve rimanere costante. Un sollevatore elettronico è gestibile con interruttori e potenziometri, raggruppati sul bracciolo a lato del posto guida, e dotato di sensori - detti estensimetri - per il controllo dello sforzo.

Sollevatori Anteriori

Il sollevatore anteriore permette il lavoro con attrezzi frontali che - combinati con quelli posteriori - assicurano maggiore produttività oraria, minori costi di gestione e ridotto calpestio del terreno. Possono lavorare in doppio effetto, semplice effetto, flottante oppure bloccati, attraverso selettori di tipo meccanico o elettronico.

New Holland propone sollevatori anteriori a singolo effetto, meccanici o elettronici, perfettamente integrati nel trattore in modo da limitare lo sporgere di tubazioni, connessioni elettriche, accumulatori e rendere l'installazione funzionale durante il lavoro, oltre che gradevole alla vista.

In generale, è consigliabile scegliere un sollevatore anteriore montato di fabbrica per la precisione nell'assemblaggio da parte di personale qualificato. Si ha la certezza di avere un accessorio perfettamente integrato con il trattore e gestibile in modo ottimale dalla cabina senza inconvenienti.

I sollevatori dei trattori da vigneto e frutteto si distinguono da quelli da campo aperto per il comando generalmente meccanico, la capacità di sollevamento inferiore e la maggiore compattezza. L'esigenza di maggiore compattezza si riflette nel montaggio di un attacco a 3 punti di categoria più bassa: 1 o 2 per trattori fino a 100 cavalli.

Innesti Rapidi Oleodinamici STAUFF

Gli innesti rapidi sono comunemente usati per facilitare la connessione e la disconnessione rapida e facile delle linee di fluidi. Sono un'alternativa utile ai raccordi che richiedono utensili per il montaggio e lo smontaggio. Indipendentemente dal produttore, tutti gli innesti a sgancio/aggancio rapido hanno una parte maschio e una parte femmina.

Gli innesti rapidi sono progettati con un meccanismo di bloccaggio a vite o a sfere caricate con un sistema a molla. Questo sistema blocca automaticamente le due parti del giunto quando vengono innestate tra di loro. Possono essere sbloccati svitando o facendo scorrere indietro il manicotto che scarica le molle delle sfere per rilasciare la connessione. Questo processo ha il vantaggio di poter essere eseguito rapidamente e con una sola mano.

L'assortimento STAUFF di innesti rapidi comprende un'ampia varietà di modelli diversi in acciaio e acciaio inox come anche accessori quali cappucci di protezione contro la polvere per innesti maschio e femmina e kit di guarnizioni oltre ad accessori vari.

Normative di Riferimento

  • ISO 16028: Hydraulic Fluid Power - Innesti rapidi a faccia piana per l'utilizzo a pressioni da 20 MPa (200 bar) a 31,5 MPa (315 bar)
  • ISO 14541: Hydraulic Fluid Power - Dimensioni e requisiti per raccordi ad innesto rapido a vite per utilizzi generali
  • ISO 18869: Hydraulic Fluid Power - Metodi di prova per raccordi a innesto rapido operati con o senza utensili accessori
  • ISO 5675: Macchine e trattori agricoli - Raccordi idraulici a innesto rapido per uso specifico su macchine agricole
  • ISO 7241- Hydraulic Fluid Power - Raccordi a innesto rapido - Parte 1: Dimensioni e requisiti innesti ISO A ed ISO B
  • ISO 7241-2: Hydraulic Fluid Power - Raccordi a innesto rapido - Parte 2: Metodi di prova

I raccordi ad innesto rapido della STAUFF, che sono caratterizzati dal rivestimento superficiale di alta qualità in zinco/nichel, sono disponibili in versione con valvola a sfera o a faccia piana, sono intercambiabili in modo universale, possono essere connessi sotto pressione e possono essere azionati in maniera ergonomica con una mano.

Oleodinamica: il cuore del sistema

L’oleodinamica è connessa alla diffusione di forze (energia) attraverso i fluidi (olii idraulici) in pressione. L’Italia oggi ha un ruolo di punta in Europa mostrandosi tra i primi 5 produttori di valore mondiali di componenti oleodinamici.

Il sistema oleodinamico, nella sua applicazione basica, funziona attraverso un fluido idraulico immesso in un circuito tramite una pompa. La portata degli olii, e quindi anche l’energia che ne scaturisce dal movimento, mette in moto i macchinari di differenti tipologie facendo muovere o un pistone o un motore idraulico. Ovviamente l’attuatore lineare genererà movimento solo lungo una linea dritta.

Quando si parla di valvole si intendono dei componenti oleodinamici essenziali preposti a regolare la massima pressione ed evitare che sia troppo elevata (valvole oleodinamiche regolatrici di pressione), interrompere o aiutare il passaggio di alcuni flussi.

Accessori per distributori idraulici

Di seguito alcuni accessori disponibili per i distributori idraulici:

  • Posizionatori per distributore

Prese di Forza (PTO)

Le prese di forza (PTO, Power Take-Off) dei trattori sono componenti cruciali che consentono di trasferire la potenza meccanica dal motore del trattore ad attrezzature agricole e industriali.

  • PTO a 540 giri/min: Questo è il tipo più comune di PTO utilizzato sui trattori agricoli.
  • PTO a 1.000 giri/min: Questa PTO ruota a una velocità di 1.000 giri/min ed è più comune nei trattori di dimensioni maggiori o ad alte prestazioni.

Il movimento rotatorio dell’albero della presa di forza viene quindi trasmesso all’attrezzatura collegata tramite un albero di trasmissione, una cinghia o un’altra forma di trasmissione.

Nelle frizioni delle PTO sono usati dischi di frizione rivestiti con materiali che offrono buone caratteristiche di attrito e resistenza all’usura. Questo permette al disco frizione di mantenere le sue prestazioni anche in condizioni di utilizzo intensivo e prolungato nel tempo.

Materiali dei Dischi Frizione PTO

Materiale Descrizione
Rivestimento sinterizzato Costituito da particelle metalliche sinterizzate che creano una superficie dura e resistente all’usura.

Sicurezza e Frenatura

Anche gli impianti frenanti sono decisivi nell’incremento della sicurezza attiva del trattore agricolo, ed hanno avuto nel tempo una evoluzione enorme. Si è infatti passati in pochi decenni da macchine molto lente, per le quali erano sufficienti dei freni a nastro presenti sul solo assale posteriore, a macchine che per ottenere l’omologazione a 30 km/h necessitavano in sostanza di installare nei semiassi posteriori dei potenti freni multidisco a bagno d’olio.

Oltre ai di freni di servizio, utilizzati durante la marcia, sui trattori vi è anche un freno di stazionamento (o di parcheggio) che si utilizza per la sosta in sicurezza del veicolo.

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