Distributore Idraulico Flottante: Funzionamento e Applicazioni

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.

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 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:

I più usati sono quelli a doppio effetto perché aumentano i movimenti del cilindro idraulico.
Ci sono 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 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.

Considerazioni Importanti

Ovviamente non esiste un prodotto giusto per qualsiasi esigenza. Sappiamo bene quanto sia importante l'assistenza e la competenza in questo campo.

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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.

I nostri modelli posteriori, tutti dotati di cilindri a singolo effetto e funzionanti nelle 4 modalità previste, sono a comando elettronico sulle serie M, S e sugli MF3 in versione Efficient. I nostri sollevatori posteriori sono a singolo effetto, meccanici sulle serie dalla Boomer alla T5 S o Powershuttle ed elettronici su quelle dalla T5 ElectroCommand alla T8. Entrambi i comandi sono disponibili sui T4 F/N/V e T4 LP cabinati, nonché sui T5 Utility.

I nostri sollevatori hanno tutti cilindri a singolo effetto e 4 modalità d'uso. Il comando elettronico è di serie sui trattori M6001 Utility, M6002 e M7003, in opzione sugli specializzati M5002 Narrow con cabina e M5002 da campo aperto con cabina.

I nostri clienti possono scegliere sollevatori a comando meccanico o elettronico governati da joystick e modelli che funzionano a sforzo e posizione controllata o in modalità flottante.

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 nostri 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.

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.

Anche i sollevatori anteriori Kubota sono semplici da gestire.

In generale, è consigliabile scegliere un sollevatore anteriore montato di fabbrica per la precisione nell'assemblaggio da parte di personale qualificato.

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.

Componenti e Modelli di Distributori Idraulici

Esistono diversi modelli di distributori idraulici, ognuno progettato per specifiche esigenze:

Distributore oleodinamico Ama modello Basic: Disponibile con 2, 3 o 4 leve, circuito a doppio effetto con ritorno a molla, portata di 40 litri e pressione massima di 180 bar. Progettato come ricambio per trattori.
Distributore Walvoil modello SD5: Disponibile con 1 sezione a doppio effetto con comando elettrico 12VDC o con 2 leve a doppio effetto con ritorno a molla. Portata di 40 litri.
Distributore oleodinamico per spaccalegna: Modello Basic da 3/8" con 1 leva doppio effetto, portata di 40 litri e pressione massima di 180 bar.

Kit e Accessori

Per facilitare l'installazione e l'utilizzo dei distributori idraulici, sono disponibili diversi kit e accessori:

Kit leva cloche: Per distributori Basic, offre un'esperienza di controllo intuitiva.
Bussola Carry-Over: Per distributori oleodinamici BASIC 3/8", permette la continuazione della linea di pressione fra trattore e macchinario agricolo.
Kit completi a 1, 2 o 3 distributori convertibili: Includono supporto in lamiera, cuffie, tubi flessibili, viti, innesti rapidi e altri accessori per l'installazione.

Installazione e Regolazione

Per un corretto montaggio e funzionamento del distributore idraulico, è necessario seguire alcuni passaggi fondamentali:

Collegare il tubo di mandata della pompa (P) del distributore.
Regolare la valvola di massima da 30 a 210 bar. È consigliabile montare un manometro con scala fino a 250 bar sulla connessione supplementare P per una regolazione precisa.
Agire sul grano posto sulla valvola stessa per regolare la pressione.

Vantaggi dell'Azionamento Idraulico

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.

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.

Efficienza del Motore e Carico di Lavoro

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).

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

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.

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.

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.

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

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.

Accumulatori

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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