Scopri Come Funziona la Presa di Forza Idraulica per Trattore e le sue Incredibili Applicazioni!

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. 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.

Tipi di Presa di Forza (PTO)

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.

Materiali dei Dischi Frizione nelle PTO

Nelle frizioni delle PTO sono usati dischi di frizione rivestiti con materiali che offrono buone caratteristiche di attrito e resistenza all’usura.

Rivestimento sinterizzato: Questo è uno dei materiali più utilizzati per i dischi delle PTO. Il rivestimento sinterizzato è costituito da particelle metalliche sinterizzate che creano una superficie dura e resistente all’usura. Questo permette al disco frizione di mantenere le sue prestazioni anche in condizioni di utilizzo intensivo e prolungato nel tempo.

La scelta del materiale dipende dalle esigenze specifiche dell’applicazione, dalla potenza del trattore e dall’uso previsto dell’attrezzatura.

Azionamento Idraulico come Alternativa

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.

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 come già proposto dalla New Holland e Nobili.

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.

La prima modalità permette il mantenimento delle attrezzature in una posizione fissa rispetto alla superficie del terreno - come nel caso di spandiconcime, barre irroratrici, falciatrici a dischi - o a una determinata profondità nel suolo (attrezzi per la lavorazione).

Diversamente, con lo 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. Infine, la modalità Flottante evita l'intervento del sollevatore durante il lavoro e consente alle attrezzature con ruote o slitte (trinciatrici, coltivatori, alcuni erpici a denti, sarchiatrici, rincalzatrici, alcune falciatrici) 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. Se l'ampiezza stabilita è elevata, il controllo dello sforzo manterrà costante il tiro del trattore per ampie variazioni della profondità.

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. In alcuni casi i costruttori optano per la produzione interna di sollevatori, concentrando gli sforzi di sviluppo sul miglioramento della gestione e sull'aumento della capacità di sollevamento.

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.

I sollevatori anteriori sono generalmente a doppio effetto e gestiti da distributori meccanici o elettronici a seconda del modello e dell'allestimento.

Possono lavorare in doppio effetto, semplice effetto, flottante oppure bloccati, attraverso selettori di tipo meccanico o elettronico. Non è previsto lo Sforzo controllato, ma alcune Serie offrono il controllo automatico della posizione degli implement tra 2 punti di minimo e di massimo.

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.

Frenatura Idraulica

La francese Agriest ha presentato un nuovo freno idraulico per rimorchi e operatrici trainate. L’inedito cilindro, denominato Agri-Power, è in grado di combinare sia la funzione di freno dinamico azionato dall’apposito pedale che quella di freno di stazionamento.

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.

Rilasciando il pedale viene meno la pressione nella prima camera idraulica e l’Agri-Power entra in modalità di frenatura dinamica. 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.

La molla aiuta poi a mantenere meccanicamente il cilindro in modalità di freno di stazionamento. L’Agri-Power è concepito per essere montato su qualsiasi tipo di attrezzatura dedicata al trasporto o la lavorazione del suolo, offrendo alle Case costruttrici un’intelligente soluzione per convertire o adeguare le proprie macchine alla frenatura idraulica.

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.

Funzionamento della Presa di Forza Idraulica

Se si collega una pompa idraulica idonea alla presa di potenza o di forza, è possibile far funzionare un sistema idraulico. Le pompe ad ingranaggi sono spesso utilizzate a questo scopo, in quanto queste ultime sono potenti e robuste.

Le prese di forza possono essere attivate manualmente tramite paranco a fune e leva manuale oppure pneumaticamente o elettricamente con un apposito interruttore. Modificando il numero di giri del motore o un rapporto di trasmissione nella presa di forza, è possibile variare la portata della pompa.

Applicazioni della Presa di Forza Idraulica

L’impianto idraulico può essere utilizzato per azionare un verricello, sollevare un cassone ribaltabile, alimentare una gru di carico, estendere e ritrarre una piattaforma oppure azionare uno sgombraneve. Questi sono solo alcuni esempi dei molti requisiti per l’utilizzo di sistemi idraulici su camion, trattori, furgoni o macchine semoventi.

Elettrificazione della Trasmissione di Potenza

Negli ultimi anni, grazie ai livelli di affidabilità ed efficienza raggiunti dagli attuali azionamenti elettronici, è iniziato un progressivo ed inarrestabile processo di elettrificazione della trasmissione di potenza. In una attrezzatura elettrificata i carichi sono direttamente accoppiati a motori elettrici alimentati da un generatore collegato al motore diesel.

Inoltre:

la velocità dell’attrezzatura può essere facilmente legata a informazioni relative alla posizione dell’attrezzatura sul campo o provenienti da sensori che rilevano lo stato del terreno o delle piante.
gli azionamenti introdotti per il controllo dei motori sono anche una fonte di dati sul funzionamento della macchina.

Un sistema T6 può gestire fino a 6 motori per 60kW totali. Alcune caratteristiche di questi sistemi sono:

Resiste a urti, vibrazioni, temperature e condizioni ambientali estreme IP67 - IP6k9k Raffreddato a liquido.
Dimensioni compatte, peso ridotto, non necessita di quadro elettrico, riduzione cablaggio HVDC e semplificazione del circuito di raffreddamento.

Esempio di Applicazione: Atomizzatore Smart Syntesis di Caffini Srl

Caffini Srl nell’ambito del progetto OPTIMA, inserito nel programma di finanziamento Horizon 2020, ha realizzato Smart Syntesis un atomizzatore per frutteti dotato di ventilatore elettrico ed ugelli a modulazione di impulso. Tale atomizzatore è dotato di un motore elettrico per il ventilatore che permette di controllare con precisione anche il flusso d'aria a seconda delle caratteristiche locali della chioma da trattare rilevata da sensori. Inoltre, gli ugelli PWM aumentano la controllabilità del liquido spruzzato. Il risultato complessivo è una riduzione dell'impatto ambientale nonché un più efficiente utilizzo dell’antiparassitario.

L’energia necessaria per la movimentazione del motore elettrico viene prodotta da un generatore a bordo dell’attrezzatura collegato alla PTO del trattore.

Ventola e generatore sono motori sincroni a magneti permanenti gestiti da un sistema modulare KEB COMBIVERT T6 fornito da KEB costituito da due drive da 30 kW ciascuno.

Il drive collegato al generatore modula la coppia resistente in modo da mantenere costante a circa 650V DC il livello del bus DC al quale è collegato il drive che regola la velocità della ventola.

Considerazioni Chiave per l'Acquisto

L'acquisto di una presa di forza idraulica per trattore richiede un'attenta valutazione di diversi fattori per garantire la compatibilità, l'efficienza e la sicurezza. Ecco alcuni aspetti fondamentali da considerare:

Compatibilità con il Trattore: Verificare la compatibilità della PTO con il modello di trattore.
Compatibilità con le Attrezzature: Assicurarsi che la velocità di rotazione della PTO corrisponda a quella richiesta dall'attrezzatura.
Potenza Richiesta: Verificare che la PTO sia in grado di fornire la potenza necessaria per azionare l'attrezzatura.
Qualità e Durata: Optare per PTO realizzate con materiali di alta qualità e progettate per resistere alle sollecitazioni dell'uso agricolo.
Sicurezza: Assicurarsi che la PTO sia dotata di protezioni adeguate per prevenire infortuni.
Costo: Trovare un equilibrio tra costo e qualità.
Installazione e Manutenzione: Seguire le istruzioni del produttore per l'installazione e la manutenzione della PTO.

Pompa idraulica presa di forza (PTO)

La pompa idraulica presa di forza (PTO) rappresenta una soluzione robusta e versatile per l'alimentazione di sistemi idraulici in una vasta gamma di applicazioni, principalmente nei settori agricolo e industriale. Questo articolo esplora in dettaglio le caratteristiche, i vantaggi, le applicazioni e i criteri di selezione di queste pompe, fornendo una guida completa per professionisti e utenti interessati.

Una pompa idraulica PTO è un dispositivo meccanico progettato per essere collegato alla presa di forza di un trattore agricolo, di un camion o di un'altra macchina motrice. La presa di forza, in sostanza, è un albero rotante che trasmette la potenza meccanica generata dal motore principale. La pompa idraulica, collegata a questo albero, converte la potenza meccanica rotazionale in potenza idraulica, ovvero in un flusso di fluido pressurizzato (solitamente olio idraulico) che può essere utilizzato per alimentare una varietà di attrezzature e macchinari.

Il principio di funzionamento è relativamente semplice: la rotazione dell'albero della presa di forza aziona gli ingranaggi o i pistoni all'interno della pompa, creando una depressione che aspira il fluido idraulico da un serbatoio. Il fluido viene poi pressurizzato e spinto attraverso un'uscita verso il circuito idraulico da alimentare.

Vantaggi delle Pompe Idrauliche Presa di Forza

L'utilizzo di una pompa idraulica PTO offre numerosi vantaggi rispetto ad altre soluzioni idrauliche, tra cui:

Efficienza Energetica: Sfruttando la potenza già disponibile dal motore principale (ad esempio, del trattore), si evita la necessità di un motore aggiuntivo dedicato esclusivamente all'alimentazione del sistema idraulico. Questo si traduce in un risparmio significativo di carburante e una riduzione delle emissioni.
Versatilità: Le pompe PTO possono essere utilizzate con una vasta gamma di macchinari e attrezzature, rendendole una soluzione ideale per aziende agricole e industriali con diverse esigenze. La possibilità di utilizzare la stessa pompa per alimentare diverse attrezzature riduce i costi e semplifica la gestione.
Robustezza e Affidabilità: Progettate per resistere alle condizioni di lavoro gravose tipiche dei settori agricolo e industriale, le pompe PTO sono costruite con materiali resistenti e componenti di alta qualità, garantendo una lunga durata e una manutenzione ridotta.
Facilità di Installazione e Utilizzo: Il collegamento alla presa di forza è generalmente semplice e veloce, e l'utilizzo della pompa è intuitivo. Questo riduce i tempi di inattività e aumenta la produttività.
Costi Operativi Inferiori: Grazie alla loro efficienza energetica e alla ridotta necessità di manutenzione, le pompe PTO offrono costi operativi inferiori rispetto ad altre soluzioni idrauliche.

Applicazioni Comuni

Le pompe idrauliche PTO trovano impiego in una vasta gamma di applicazioni, tra cui:

Agricoltura:
- Spargimento di liquami: Alimentazione di pompe per lo spargimento di liquami e fertilizzanti.
- Irrigazione: Azionamento di pompe per l'irrigazione dei campi.
- Movimentazione di materiali: Alimentazione di sistemi idraulici per caricatori frontali, sollevatori posteriori e altre attrezzature per la movimentazione di materiali.
- Falciatrici e trinciatrici: Azionamento di falciatrici, trinciatrici e altre attrezzature per la lavorazione del terreno.
- Seminatici: Azionamento delle seminatrici pneumatiche.
Industria:
- Macchine per la costruzione: Alimentazione di sistemi idraulici per escavatori, pale caricatrici e altre macchine per la costruzione.
- Veicoli industriali: Azionamento di sistemi idraulici per camion, rimorchi e altre veicoli industriali.
- Attrezzature per la silvicoltura: Alimentazione di sistemi idraulici per abbattitrici, sramatrici e altre attrezzature per la silvicoltura.
- Sistemi di sollevamento: Azionamento di gru e altri sistemi di sollevamento.
Altre Applicazioni:
- Spazzaneve: Alimentazione di sistemi idraulici per spazzaneve.
- Generatori idraulici: Utilizzo della pompa PTO per azionare un generatore idraulico, fornendo energia elettrica in aree remote.
- Sistemi di raffreddamento: Alimentazione di sistemi di raffreddamento per macchinari industriali.

Criteri di Selezione

La scelta della pompa idraulica PTO più adatta alle proprie esigenze richiede un'attenta valutazione di diversi fattori, tra cui:

Potenza della Presa di Forza: Verificare che la potenza della presa di forza della macchina motrice sia sufficiente per alimentare la pompa idraulica.
Portata e Pressione: Determinare la portata (litri al minuto) e la pressione (bar) richieste dal sistema idraulico da alimentare.
Tipo di Pompa: Esistono diversi tipi di pompe idrauliche PTO, tra cui pompe a ingranaggi, pompe a pistoni e pompe a palette.
Velocità di Rotazione: La velocità di rotazione della presa di forza deve essere compatibile con la velocità di rotazione richiesta dalla pompa idraulica.
Qualità e Affidabilità: Scegliere una pompa di alta qualità da un produttore affidabile.
Facilità di Manutenzione: Optare per una pompa di facile manutenzione, con componenti facilmente accessibili e sostituibili.
Compatibilità con l'Olio Idraulico: Assicurarsi che la pompa sia compatibile con il tipo di olio idraulico utilizzato nel sistema.
Costo: Considerare il costo totale della pompa, inclusi i costi di installazione, manutenzione e riparazione.

Tipi di Pompe Idrauliche PTO

Esistono diverse tipologie di pompe idrauliche PTO, ognuna con caratteristiche specifiche che le rendono più adatte a determinate applicazioni. Le principali sono:

Pompe a Ingranaggi: Sono le più comuni e le più economiche. Sono adatte per applicazioni a bassa e media pressione e offrono una buona affidabilità.
Pompe a Pistoni: Sono più efficienti e silenziose delle pompe a ingranaggi e sono adatte per applicazioni ad alta pressione.
Pompe a Palette: Offrono un buon compromesso tra efficienza e costo. Sono adatte per applicazioni a media pressione e sono caratterizzate da un funzionamento silenzioso.

Considerazioni Importanti

Oltre ai criteri di selezione sopra menzionati, è importante considerare anche i seguenti aspetti:

Sicurezza: Assicurarsi che la pompa sia dotata di dispositivi di sicurezza adeguati, come valvole di sicurezza e protezioni per le parti in movimento.
Installazione Corretta: Seguire attentamente le istruzioni del produttore per l'installazione della pompa.
Protezione da Sovraccarichi: Proteggere la pompa da sovraccarichi, che possono danneggiare i componenti interni.
Monitoraggio della Temperatura: Monitorare la temperatura dell'olio idraulico.

ECOIDRAM e Ariete Idraulico: Alternative innovative

ECOIDRAM: La pompa idraulica di sollevamento ECOIDRAM sfrutta l'energia potenziale dell'acqua di una sorgente posta ad una altezza H1 rispetto alla pompa, per pomparne una porzione ad un' altezza H2. L'acqua di scarico non viene persa ma può essere utilizzata a valle dell'ECOIDRAM.

Ariete Idraulico: L'ariete idraulico è un dispositivo ingegnoso che sfrutta l'energia cinetica dell'acqua per pompare una parte di essa a un'altezza superiore. Si presta per piccoli impianti di sollevamento d'acqua, ad es. per uso potabile od agricolo, purché beninteso si disponga d'una certa caduta e d'una portata esuberante.

Colpo d'Ariete: Come Evitarlo

Si definisce colpo d'ariete quella condizione legata al ritorno del getto d'acqua, all'interno delle tubazioni, a fronte di un ostacolo. La regola base per evitare i contraccolpi d'ariete è quella di utilizzare una tubazione idonea e quindi proporzionata alla pompa utilizzata nell'impianto idraulico.

Tipi di PTO e loro Velocità

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.

Materiali dei Dischi Frizione PTO