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).

Questi regimi sono solitamente il regime della massima coppia e potenza rispettivamente per la modalità economica e quella standard della presa di potenza. La presa di potenza economica viene usata al fine di risparmiare carburante e infatti si possono ridurre i consumi fino al 18% [1]. 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'Alternativa Idraulica per la PTO Anteriore

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 [2]. 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.

Vantaggi Aggiuntivi dell'Azionamento Idraulico

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 che hanno utilizzato la presa elettrica dell’AEF.

Tipologie di PTO e Materiali delle Frizioni

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.

  • 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.

Sollevatore e Sistema Idraulico

L’apparato sollevatore, dotato dell’ormai famosissimo lift-o-matic, ha una capacità di sollevamento dichiarata di 2.900 kg alle rotule, più che sufficiente per qualsiasi attrezzatura a cui possa essere accoppiato il trattore in discussione. Da segnalare una certa scattosità sia nella fase di alzata che nella fase di discesa azionando la leva di posizione controllata del sollevatore se usato con attrezzi pesanti: ciò in realtà è un problema poco sentito in quanto l’utilizzo delle leve sollevatore è relegato alle sole manovre di aggancio e impostazioni di inizio lavoro lasciando poi il resto del compito al lift-o-matic che svolge sempre egregiamente il suo compito.

L’uso del lift-o-matic, al contrario di alcune sue versioni precedenti, qui prevede anche il limitatore, meccanico e non da interno cabina purtroppo, dell’alzata massima e permette quindi anche l’utilizzo di attrezzature azionate dalla PTO facendo la regolazione in maniera da far lavorare il cardano con angolazioni troppo accentuate: è presente anche un regolatore della velocità di discesa raggiungibile dalla parte posteriore del trattore.

Come di consuetudine per i mezzi con sollevatore meccanico, è replicata la leva di posizione sollevatore sulla parte posteriore destra per agevolare le operazioni di aggancio attrezzi: nelle versioni con sollevatore elettronico sono replicati i comandi di alzata/discesa su entrambi i lati del mezzo tramite due pulsanti. Quest’ultimo accessorio in realtà è poco diffuso sui mezzi di questa categoria (ad eccezione di Same), e comunque dispone di due piccole plance dedicate in cui si possono regolare tramite potenziometri ed in maniera molto intuitiva il limite di alzata e quello di discesa, la velocità di discesa e la sensibilità posizione/sforzo: separatamente il pomello per alzata/discesa controllata e il pulsante di alza/abbassa rapido che svolge praticamente la stessa funzione del lift-o-matic.

Il sistema EDC (sollevatore elettronico) può essere collegato, in optional, ai differenziali, inserendoli e disinseredoli automaticamente all’abbassamento e al sollevamento del sollevatore. Sono optional anche il sollevatore anteriore di II cat. (capacità di sollevamento 1.360kg alle rotule) con PTO a 100 giri, ordinabili a prescindere dall’adozione del ponte anteriore SuperSteer o normale.

La potenza idraulica minima garantita è di 48,6 L/min, inoltre per il circuito dello sterzo funziona una pompa indipendente dedicata da 28L/min: optional è la pompa MegaFlow da 68,3 L/min. Ventralmente invece possiamo aggiungere fino a 2 distributori: ogni utenza idraulica può funzionare in posizione di sollevamento/abbassamento, neutra e flottante a richiesta, ed è inoltre possibile modificare il funzionamento da semplice a doppio effetto mediante l’azione su una vite di registro posta sul gruppo distributori. In ogni caso la potenza idraulica si rivela sufficiente a soddisfare la richiesta della totalità degli attrezzi accoppiabili a questo mezzo ed è pertanto sufficiente: buona anche l’idea di posizionare due leve di comando proprio accanto alla leva acceleratore e a quella del lift-o-matic in maniera da avere sempre due utenze sotto mano in qualsiasi momento.

Ben gestibili i movimenti anche di fino durante le regolazioni idrauliche anche quando si è costretti a utilizzare i due distributori che prevedono la posizione flottante: lo scatto che compie la leva per dare inizio a questa funzione avviene quasi alla fine della corsa.

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