Funzionamento del Sistema Frenante Idraulico per Rimorchi Agricoli

Le esigenze di mobilità dell’agricoltura moderna sono sempre più pressanti, con carichi e velocità in gioco continuamente crescenti. L’aspirazione di tutti gli agricoltori è poter viaggiare sempre più velocemente e con carichi maggiori, perché notoriamente quelli di trasferimento sono considerati tempi persi, comunque non dedicati al mero lavoro di campo.

Tipologie di Impianti di Frenatura per Rimorchi

Gli impianti di frenatura dei rimorchi possono essere meccanici, idraulici o pneumatici. Per l’efficacia della loro azione, sui modelli di elevata portata le soluzioni idraulica e pneumatica sono praticamente d’obbligo. L’impianto meccanico di frenatura equipaggia tipicamente i rimorchi agricoli di minore portata.

In pratica, l’organo frenante è il ben noto freno a tamburo, di solito azionato manualmente tramite una leva dedicata, collocata di fianco al posto di guida. La criticità di questa soluzione è rappresentata soprattutto dalle modalità di azionamento del comando a leva, che deve essere attivata dal conducente con una mano, contestualmente all’azionamento dei pedali per la frenatura del trattore.

Freno ad Inerzia

Un’interessante evoluzione delle soluzioni meccaniche per l’arresto delle operatrici trainate è il cosiddetto freno ad inerzia. Si tratta di una tipologia di frenatura diffusa soprattutto in Germania, per attrezzature rimorchiate che non richiedono un collegamento diretto con un impianto montato sulla motrice, come ad esempio nel caso delle mietitrebbiatrici che trainano in autonomia la propria testata di raccolta, su un carrello portabarra.

Il principio di funzionamento dell’impianto è basato su freni a comando meccanico e da un timone telescopico. Attraverso la meccanica di quest’ultimo, quando il trattore frena si genera una forza di inerzia (da qui la denominazione) che per mezzo di opportuni tiranti agisce sull’apparato frenante del rimorchio.

La nuova normativa europea per la circolazione delle macchine agricole aprirà di fatto nuovi orizzonti a questa soluzione che, seppur da tempo ben conosciuta, non era mai stata seriamente considerata in precedenza, a causa delle preclusioni che le normative attuali ancora impongono.

Impianti di Frenatura Idraulica e Pneumatica

Per i trattori la situazione invece si inverte, per cui è necessario un intervento di frenatura attiva (come quella idraulica o pneumatica). Se l’impianto di frenatura del trattore è di tipo idraulico, la tedesca Bosch Rexroth ha messo a punto un dispositivo ABS che in sostanza agisce sulla modulazione delle valvole che determinano la pressione dell’olio nell’elemento frenante di ogni singola ruota.

La frenatura pneumatica del rimorchio è molto diffusa in Italia, piuttosto che quella di tipo idraulico, viceversa popolare in altri Paesi, come ad esempio la Germania. In pratica, un compressore azionato dal motore del trattore accumula dell’aria in pressione in un serbatoio dedicato. Tramite un regolatore comandato dagli stessi pedali della motrice, l’aria fluisce attraverso un semigiunto al rimorchio, dove un servodistributore provvede ad azionare gli organi frenanti.

Impianti Misti

La Zaccaria di Montese (MO) ha messo a punto una soluzione interessante, che permette ai rimorchi a 2 o 3 assi ravvicinati (i cosiddetti dumper) che ne sono dotati di essere accoppiati a motrici che operano con impianti misti automatici sia di tipo idraulico che pneumatico. Pur funzionando in modo autonomo, sia il cilindro idraulico che quello pneumatico agiscono sul medesimo stelo che muove le leve collegate agli organi frenanti.

ABS nei Rimorchi

Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, l’ABS aumenta di molto la sicurezza in frenata non a pieno carico, quanto piuttosto con il rimorchio vuoto; infatti, se la massa è ridotta, le ruote dell’attrezzatura trainata in frenata si bloccheranno immediatamente, provocando pericolosi sbandamenti, specie nella percorrenza di traiettorie curve.

Sterzatura Attiva

Premiata con la medaglia d’argento all’Agritechnica del 2007, è un’innovazione che garantisce una migliore manovrabilità anche su terreni difficili e condizioni disagevoli con rimorchi a due e 3 assi ravvicinati. In pratica, il raggio di sterzata non è gestito passivamente in modo meccanico come di solito avviene, ma attivamente tramite un giroscopio (montato sul trattore), che trasmette il segnale ad un trasduttore di posizione angolare sull’asse, dove alcuni cilindri idraulici pilotano l’angolo di sterzata ottimale.

I vantaggi sono molteplici, e riguardano:

• una tenuta di strada migliorata anche su percorsi in pendenza e dissestati;
• una maggiore stabilità in frenata;
• una ridotta usura degli pneumatici (specie nelle curve strette);
• un più alto livello di sicurezza in caso di guida in pendenza;
• una miglior distribuzione dei pesi a terra tramite gli pneumatici;
• la possibilità di muoversi sia in marcia avanti che indietro senza problemi anche su dossi o cunette.

Trailer-EBS TEBS G2.1

La tedesca Knorr-Bremse ha sviluppato nel 2011 per i rimorchi Jumbo di Pöttinger il Trailer-EBS TEBS G2.1, un dispositivo frenante elettronico composto da un insieme di sensori, dalle componenti pneumatiche dell’apparato frenante e dall’immancabile centralina. Il cuore del dispositivo è l’ABS, il noto sistema che evita il bloccaggio delle ruote in caso di sovra-frenata o in presenza di una superficie stradale a scarsa aderenza, impedendo così pericolosi sbandamenti del veicolo.

I rimorchi dotati di TEBS G2.1 possono essere trainati sia da trattori convenzionali che con ABS ed EBS.

Freno a Mano Idraulico: Bloccaggio Completo

Il modo più efficace per garantire il bloccaggio completo delle ruote posteriori a qualsiasi velocità è installare un freno a mano idraulico. Questo sistema consiste in una leva o maniglia che aziona un cilindro idraulico. Il cilindro spinge il fluido nel sistema, provocando la frenata dell'asse posteriore, proprio come avviene quando si preme il pedale del freno sull'asse anteriore. Il freno a mano idraulico è essenzialmente una pompa dei freni (senza servofreno) collegata alla leva del freno a mano anziché al pedale.

Modalità di Inserimento del Freno a Mano Idraulico

Esistono due modi principali per integrare il freno a mano idraulico nel sistema frenante:

1. Nel circuito del freno originale: In questo caso, il freno a mano viene installato all'uscita del freno posteriore, collegandosi direttamente alla pompa del freno o al tubo che porta ai freni posteriori prima che il pezzo a T si divida in freni posteriori separati.
2. Circuito separato: Questa configurazione richiede l'installazione di una seconda coppia di pinze freno sull'asse posteriore, che funzionerà indipendentemente dal pedale del freno e sarà azionata solo dal freno a mano idraulico separato. In questo caso, il freno a mano ha un proprio serbatoio per il liquido dei freni.

Installazione e Consigli

La posizione del freno a mano è una questione soggettiva, ma è prassi comune installarlo nella posizione di serie (di solito se è orizzontale) o tra il volante e la leva del cambio (soprattutto per le derapate) per tenerlo a portata di mano del pilota (se è verticale). Sono disponibili anche freni che mantengono la funzione di freno di stazionamento e possono quindi essere bloccati contro il movimento del veicolo. Tuttavia, è anche possibile mantenere il freno a mano originale e installare un freno idraulico (se il veicolo utilizza le ganasce).

Freni a Mano Invertiti

L'installazione è facilitata dai freni a mano invertiti, che hanno il cilindro idraulico montato in senso inverso (verso il motore).

Collegamento al Sistema Frenante

Il collegamento può essere effettuato collegandosi a un sistema frenante in serie o creando un circuito separato.

• Collegamento al Sistema Frenante Originale
  • Vantaggi: installazione più semplice, non è necessaria una seconda coppia di freni.
  • Svantaggi: trasmissione della variazione della pressione di azionamento del freno a mano quando il freno a mano è azionato, peggioramento dell'azionamento del freno a pedale quando il freno a mano è azionato.
• Circuito Separato
  • Vantaggi: l'applicazione del freno a mano non pregiudica l'uso del freno a pedale, senza la necessità di interferire con l'impianto frenante originale.
  • Svantaggi: la necessità di installare un set di freni separato sull'asse posteriore, il serbatoio del liquido dei freni nell'abitacolo del veicolo.

Materiali per l'Installazione

L'installazione viene effettuata utilizzando tubi di rame/acciaio o tubi in teflon e raccordi.

• Tubi in Rame

  Grazie all'utilizzo di tubi in rame, l'impianto può essere facilmente posato negli attacchi originali e il raccordo per il freno a mano può essere creato piegandolo. Si tratta di una sostituzione diretta dei tubi originali, con la necessità di creare un'area di alloggiamento per le "holendre" (terminali dei freni) utilizzando un kit di svasatura.

  • Vantaggi: sostituzione duratura del tubo originale, facilità di manipolazione mediante piegatura, resistenza alla corrosione (nel caso di tubi in rame), prezzo contenuto.
  • Svantaggi: necessità di creare un'area di decantazione, l'ossidazione.
• Tubi in Teflon

  L'utilizzo di tubi in teflon è il metodo di collegamento di maggiore qualità. I tubi in teflon con treccia in acciaio inox offrono la massima protezione contro gli influssi ambientali, impediscono il gonfiaggio (come nel caso dei tubi in gomma) e resistono ai fluidi dei freni da competizione. I tubi sono collegati con raccordi in acciaio inox di diverse angolazioni e forme che ne semplificano l'installazione.

  • Vantaggi: massima durata e resistenza, facile installazione, diversi colori di protezione della treccia, raccordi in acciaio inox.
  • Svantaggi: prezzo elevato, raggio di curvatura ridotto (a causa della resistenza della treccia in acciaio inox).

Tabella Comparativa dei Metodi di Collegamento

Consigli Professionali

La maggior parte dei cilindri freno idraulici utilizza ingresso AN4 (7/16-20) e uscita AN3 (3/8-24).

Agriest e il Nuovo Freno Idraulico

La francese Agriest svela al grande pubblico del Sima 2017 un nuovo freno idraulico per rimorchi e operatrici trainate. Il segreto della duplice funzione sta nella doppia camera idraulica interna al martinetto. Premendo il pedale del freno del trattore, entrambe le camere del cilindro vanno in pressione provocando la compressione della molla.

Una valvola di non ritorno mantiene in pressione la seconda camera idraulica; il classico comando manuale del freno di stazionamento va ad agire proprio su tale valvola, aprendola e consentendo il passaggio della pressione idraulica dalla seconda camera verso la prima. L’integrazione delle due funzioni in un unico elemento evita di dover installare complicati sistemi di tiranti e cavi di collegamento tipici del tradizionale freno di stazionamento.

Il settaggio della potenza del cosiddetto freno a mano avviene tramite una semplice regolazione della tensione della molla.

Evoluzione degli Impianti Frenanti

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.

Gli azionamenti idraulici sono i più vantaggiosi anche perché permettono anche di ripartire in modo semplice la forza frenante sugli assali (quando sull’assale anteriore sono presenti dei freni).

Freno di Stazionamento

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. Mentre i primi vengono comandati tramite un pedale, per quelli di stazionamento si utilizza di solito una leva manuale o un comando elettroidraulico (che sui trattori più evoluti si aziona automaticamente quando si arresta il motore).

Manutenzione e Controlli

In entrambi i casi è opportuno effettuare scrupolosi controlli periodici. Nel caso si verifichino delle frenate irregolari, spesso ciò è dovuto agli elementi flessibili che possono col tempo occludersi in alcune posizioni di lavoro.

Nuove Tecnologie

Oggigiorno, dato che in alcuni paesi è già possibile omologare i trattori per velocità di 50, 60 e in alcuni casi 65 km/h, è stato necessario anche introdurre nell’ambito dei trattori agricoli dei sistemi frenanti simili a quelli dei camion, ovvero freni esterni raffreddati quindi dall’aria, ma generosamente dimensionati e talvolta provvisti anche di ABS.

Freno Motore

Alcuni trattori sono oggi dotati anche del cosiddetto “freno motore”, un dispositivo presente da molto tempo sugli autocarri, e che permette di rallentare senza intervenire sui pedali dei freni di servizio. Si tratta di un dispositivo che permette di “strozzare” (parzializzare) il flusso dei gas di scarico agendo su di un apposito pedale (o dispositivo a mano) che comanda la chiusura di una valvola a farfalla che causa una diminuzione del regime del motore.

Impianti di Frenatura Ausiliaria

La necessità di trainare rimorchi ed attrezzature caratterizzati da masse sempre maggiori ha portato i costruttori a realizzare impianti di frenatura ausiliaria per il rimorchio sia di tipo pneumatico sia di tipo idraulico. Gli impianti misti di tipo automatico-pneumatico sono prodotti generalmente da ditte specializzate e funzionano con pressioni massime nell’ordine dei 7-8 bar.

Per i trattori sono anche disponibili impianti di frenatura dei rimorchi che sfruttano la pressione dell’olio del circuito idraulico di frenatura del trattore. Questi impianti prevedono un’apposita presa che fornisce olio a una pressione di circa 150 bar e assicura un’azione frenante proporzionale alla spinta esercitata dal conducente sui pedali dei freni.

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