Impianto Idraulico Ausiliario del Trattore: Funzionamento e Modifiche
L'impianto oleodinamico di un trattore è un sistema complesso che permette di azionare diverse funzioni, dal sollevamento di attrezzi al funzionamento di utenze idrauliche esterne.
Componenti Fondamentali di un Impianto Oleodinamico
Un impianto oleodinamico tipico comprende i seguenti componenti principali:
- Serbatoio: Contiene l'olio idraulico. Il serbatoio è chiuso ed è munito di tappo e sfogo che ha una valvola a molla che si apre quando la pressione dei gas sviluppati nell'olio supera un dato valore (come nei tappi dei radiatori delle automobili). Un setto separatore, con alcuni piccoli fori nella parte inferiore, consente di passare soltanto all'olio che si trova in superficie lasciando al resto il tempo di decantare.
- Pompa: Azionata dal motore, fornisce il flusso di olio necessario per il funzionamento dell'impianto.
- Valvole: Controllano la direzione e la pressione dell'olio. La valvola di arresto ha il compito di chiudere il passaggio dell'olio quando l'impianto deve stare a riposo: prima di metterlo in moto manualmente si sposta la valvola verso destra. La valvola 4 / 2 ha il compito di far affluire o defluire l'olio dal cilindro di lavoro: il funzionamento è manuale con pulsante e molla di ritorno; quando si spinge il pulsante verso destra, l'olio passa alla sinistra del pistone facendo avanzare il pistone che, attraverso l'elemento attivo, compie il lavoro; rilasciando il pulsante, la valvola ritorna verso sinistra e l'olio passa a destra del pistone, riportandolo nella posizione di riposo. Il cilindro rimane sempre pieno a destra in modo che la pressa non si muova accidentalmente.
- Cilindri: Trasformano la pressione dell'olio in movimento meccanico. 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.
- Filtri: Rimuovono le impurità dall'olio. I filtri hanno il compito di arrestare le scorie che eventualmente si formano a causa dell'usura. Durante l’operazione di ripristino delle condizioni iniziali, l’olio idraulico passa attraverso lo scarico dell’olio che si trova sulla testa del serbatoio dell’olio, dove viene opportunamente filtrato per evitare l’accumulo di impurezze in forma particellare.
- Tubi e Raccordi: Trasportano l'olio tra i vari componenti. Per prima cosa è necessario collegare il tubo di mandata della pompa P del distributore.
- Dispositivo di sicurezza: Ha il compito di riversare l'olio nel serbatoio quando la pompa è in funzione ma l'olio non è utilizzato.
- Valvola unidirezionale: Ha il compito di impedire che il tubo di mandata si vuoti permettendo il passaggio solo verso l'alto.
Funzionamento di un Impianto Semplificato
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.
Impianti Più Complessi
In impianti più complessi, è possibile avere più utenze servite dalla stessa pompa. Per esempio, si possono avere due motori con moto rotatorio alternato e un cilindro con pistone doppio effetto, tutti alimentati dalla stessa pompa e dallo stesso motore.
Quando funzionano diversi gruppi, la velocità di rotazione di ciascuna macchina diminuisce in quanto la pompa può fornire ovviamente solo una ben delimitata quantità di energia.
Dal nodo 11 il fluido giunge alle valvole 1 e 2 che sono del tipo 2 / 2 e quindi hanno funzione di passa - non passa. Quando è aperta la 1 possono lavorare i motori 6 e 7; quando è aperta la 2 può lavorare il pistone 8. La valvola 3 consente ai motori 6 e 7 di lavorare in successione con il pistone. Il tutto è alimentato dalla pompa 9 azionata dal motore 10.
Quando la valvola 6 è nell'altra posizione può lavorare solo il cilindro doppio effetto 9, comandato dalla valvola 7 pure manuale con maniglia di inserzione e estrazione: in questo modo il pistone può essere fermato in qualunque posizione.
Il pistone 9 potrebbe anche essere incaricato di azionare un'altra valvola come la 14, cioè a fine corsa, sia a destra che a sinistra, spinge o tira una leva che permette ad un'altra macchina di lavorare. I due motori centrali sono controrotanti e sempre in presa.
Distribuzione e Utenze Idrauliche nei Trattori Moderni
Nell'agricoltura attuale, anche nei trattori di medio bassa potenza le utenze idrauliche non sono mai troppe, e molte volte se l'utente ha bisogno della tirateria idraulica (terzo punto e braccetto laterale), e non sono presenti di serie dei deviatori, le utenze per le attrezzature non sono mai sufficienti.
In linea di massima, di solito si arriva fino a 4 distributori a doppio effetto, anche se ovviamente non mancano macchine con configurazioni di maggior numero. Di questi, almeno uno è a comando a pulsante su eventuale bracciolo di comando, oppure due distributori sono comandati a croce con joystick etc etc.
Sollevatore Anteriore e Posteriore
Quasi tutte le soluzioni prevedono l'utilizzo di un distributore posteriore da dirottare poi davanti per il comando del sollevatore anteriore.
Sarebbe preferibile avere un comando del sollevatore anteriore indipendente dall'impianto idraulico ausiliario, con comandi dedicati e non dipendenti dai comandi distributori idraulici?
Un opzione che preveda il sollevatore posteriore inteso come un utenza idraulica possibilmente a doppio effetto slegata in tutto e per tutto dal controllo di sforzo e posizione, comandabile poi ad esempio dal joystick dei distributori ausiliari, potrebbe far comodo in qualche contesto?
Esempio, coi sollevatori elettronici spesso diventa "complicato" l'uso del sollevatore come "alza abbassa" con movimenti " di fino" e/o veloci, oppure i comandi che permettono cio' sono non integrati sul bracciolo multiuso ma sulla console dei settaggi sollevatore e quindi magari scomodi da utilizzare tutto il giorno.
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.
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.
"New Holland monta sui propri trattori solo sollevatori posteriori progettati e costruiti da CNH Industrial, con bracci, tiranti e terzi punti prodotti da CBM, Aries e Walterscheid. 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.
La scelta di BCS è di progettare e assemblare internamente tutti i sollevatori (del tipo a singolo effetto), integrando componenti di CBM, Ama e Lo Snodo.
"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 - sostiene Andrea Negro, responsabile Immagine e Comunicazione di BCS.
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 - afferma Bogoni. Non è previsto lo Sforzo controllato, ma la Serie S offre il controllo automatico della posizione degli implement tra 2 punti di minimo e di massimo.
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.
"I nostri sollevatori anteriori elettronici sono controllabili allo stesso modo dei posteriori tramite la nuova logica Front Hitch Managament, che prevede il comando a rotella/a mouse in cabina.
Anche i sollevatori anteriori Kubota sono semplici da gestire. BCS dedica grande attenzione alla progettazione dei sollevatori anteriori per gli isodiametrici con motore a sbalzo, poiché questi devono integrarsi bene sui mezzi senza penalizzare la lunghezza complessiva, lo sbalzo anteriore e l'angolo d'attacco.
In generale, è consigliabile scegliere un sollevatore anteriore montato di fabbrica per la precisione nell'assemblaggio da parte di personale qualificato. A detta di Bogoni, "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. Non a caso, gli speciali MF 3 possiedono attacchi di categoria 2, mentre gli MF 5S, 6S, 7S e 8S vantano attacchi di categoria 3. Sugli specializzati Kubota M5002 Narrow troviamo attacchi di categoria 2, che però sono presenti anche sugli altri modelli della gamma. Tutti i trattori BCS presentano sollevatori posteriori standard di categoria 1, a cui si aggiungono quelli di categoria 2 sui modelli dallo Spirit 70 al Volcan Sky Jump K90.
Modifiche e Personalizzazioni
È possibile modificare l'impianto idraulico del trattore per aggiungere ulteriori funzionalità. Ad esempio, si può installare un deviatore per aumentare il numero di utenze disponibili.
Ho pensato di applicarlo al Silver che, essendo dotato di 3 distibutori per sei uscite totali, mi costringeva ad un frequente utilizzo di un deviatore manuale installato sulla botte da diserbo per commutare due funzioni idrauliche (apertura di una sezione e sollevamento della barra).
Ho deciso di collegare il dispositivo in serie tra la stessa ed i distributori originali, ma per far ciò mi sono dovuto assicurare che la portata d'olio garantita fosse adeguata per evitare surriscaldamenti indesiderati; visto che la pompa del trattore ha portata massima di poco più di 50 litri/minuto ero a posto visto che avevo garantiti 75 llitri/minuto di passaggio.
L'aspetto più complicato è stato trovare una posizione adeguata per evitare interferanze della varie tubazioni sotto la cabina, un'errata disposizione avrebbe portato a sfregamenti, interferenze e rotture indesiderate.
Terminato il tutto mi sono però ritrovato con il deviatore dell'irroratrice (che ho tolto perchè non più necessario) in esubero. Ho proceduto ad installarlo sul tns per avere 4 distributori anzichè 3.
Ho rimediato un pistone per fare il trerzo punto idraulico ed ho assemblato il tutto.
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.
Esempio di Modifica Personale
Sono a spiegarvi la modifica da me ideata e realizzata su una delle mie trattrici, nello specifico si tratta di un Same Atlanta 45 a 4 rm.
Ho scelto di posizionarlo sulla pedana di destra della trattrice senza tagliare né rimuovere nulla, solo forando, con 2 fori da Ø8 mm, la parte inclinata posteriore verso il semiasse. Per portare le leve in una posizione comoda ho utilizzato della tiranteria realizzata ad hoc.
La pompa ho pensato di istallarla collegandola direttamente alla presa di forza ventrale della trattrice.
Naturalmente sono insorti dei problemini dovuti sia all’inesperienza sia alla mia poca preparazione tecnica (magari fossi un ingegnere…); il problema principale, che devo ancora risolvere, è la tubazione di aspirazione della pompa che, soprattutto con olio freddo nella stagione rigida, non permette, a causa della lunghezza e del diametro interno, un flusso sufficiente di olio alla pompa causando un funzionamento anomalo.
Impianto Idraulico di un Carrello Elevatore
Il sistema idraulico di un carrello elevatore (in particolare di un muletto), permette lo svolgimento di tutte le operazioni principali, quali sollevamento del carico (salita e discesa), brandeggio del montante (avanti e indietro), traslazione del carico (a destra e sinistra) ed eventuali altre movimentazioni speciali.
Viene fatto fluire o defluire olio idraulico entro il cassetto dell’olio, dal quale lo stesso viaggia attraverso i tubi idraulici che sono collegati ai sistemi di movimentazione.
Nel collegamento al pistone di sollevamento (montante) è presente una valvola paracadute, che evita la brusca discesa del carico a seguito di una improvvisa rottura.
Nel cassetto dell’olio è presente una valvola a farfalla che permette al flusso di olio di muoversi in un senso o nell’altro.
Consigli per l'Acquisto di Distributori Idraulici
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