Pistone Idraulico Freno Rimorchio Agricolo: Funzionamento e Manutenzione

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.

Il pistone idraulico, o cilindro oleodinamico, è un componente fondamentale nei rimorchi agricoli, responsabile del sollevamento e della movimentazione di carichi pesanti. È composto da due parti principali: un cilindro e un pistone, quest'ultimo detto anche "stelo". Il pistone, azionato tramite una pompa che spinge l'olio idraulico, scorre all'interno del cilindro generando così l'effetto di sollevamento tramite la parziale fuoriuscita dello stelo dal cilindro idraulico.

Tipologie di Impianti di Frenatura per Rimorchi Agricoli

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.

Impianto Meccanico

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.

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.

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.

L’efficacia di questa soluzione è strettamente legata al rapporto tra la massa della motrice e quella del rimorchio, che logicamente deve essere sempre decisamente superiore all’unità. Per i trattori la situazione invece si inverte (a volte anche in modo drastico) per cui è necessario un intervento di frenatura attiva (come quella idraulica o pneumatica).

Come Funziona il Freno a Inerzia

Quando un’auto frena di colpo, gli occupanti avvertono una spinta in avanti non dovuta a una forza reale che li sta spingendo, ma alla loro tendenza a mantenere lo stato di moto precedente (per inerzia). Infatti, la forza d’inerzia è la tendenza di un oggetto a rimanere fermo se è fermo, o a continuare a muoversi dritto se si sta muovendo.

L’anima del freno del rimorchio auto risiede nella sua capacità di sfruttare la forza d’inerzia del rimorchio stesso per attivare il sistema frenante. Quando il veicolo trainante inizia a decelerare, a causa della frenata del conducente o del semplice rilascio dell’acceleratore, il rimorchio tende a mantenere la sua velocità per inerzia.

Il componente chiave di questo sistema è il timone del rimorchio, un elemento telescopico o scorrevole che collega il rimorchio al gancio di traino dell'auto. Attivazione del meccanismo di repulsione: questa forza di spinta comprime il meccanismo di repulsione all'interno del timone.

L’intensità della frenata del rimorchio è proporzionale alla forza di inerzia esercitata, che dipende dalla massa del rimorchio e dalla decelerazione dell’auto. La frenata del rimorchio è simultanea o quasi simultanea a quella della motrice, evitando un effetto spinta che potrebbe rendere instabile il veicolo trainante, ossia l’auto davanti.

Un rimorchio con freno a inerzia ben funzionante e correttamente regolato dovrebbe frenare quasi contemporaneamente alla motrice, non con un ritardo significativo come un secondo. Il freno a inerzia è autonomo, non dipende dall’auto davanti. La forza frenante del rimorchio è proporzionale alla decelerazione della motrice.

ABS per Trattori

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.

I problemi principali per la funzionalità dell’intero sistema riguardano il dover assicurare la necessaria velocità di intervento dell’idraulica e la gestione delle varie situazioni critiche.

Frenatura Pneumatica

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.

Diversi costruttori di rimorchi di grande portata offrono già modelli con frenatura pneumatica e idraulica dotati di ABS.

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.

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.

Tale situazione è enfatizzata proprio a causa della tipica regolazione della forza frenate sui rimorchi, che ovviamente viene tarata sempre per il mezzo a pieno carico.

Sterzata Attiva per Rimorchi

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 di Knorr-Bremse

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.

Normativa Europea e Rimorchi Agricoli

Le recenti normative europee hanno ridato slancio ai rimorchi agricoli. Il Regolamento europeo n. 167/2013, in vigore dal primo gennaio 2018, ha, infatti, aumentato il limite massimo di massa lorda ammissibile e, quindi, alcune caratteristiche costruttive dei rimorchi di nuova omologazione.

Il Regolamento, noto come Mother Reglation, porta la massa massima dei rimorchi monoasse da 6 a 10/11,5 tonnellate (a seconda che l’asse sia dotato di trazione o meno) mentre si passa da 14 a 20 tonnellate per i rimorchi a due assi a timone rigido ed a 18 tonnellate per quelli a due assi con timone non rigido.

Attenzione però! Il Regolamento UE ha cambiato il sistema frenante: i rimorchi inferiori a 1.5 tonnellate non necessitano di freni i rimorchi compresi tra 1.5 e 3.5 tonnellate devono montare freni ad inerzia senza nessun impianto sul trattore.

Intelligent Trailer Braking System di CNH Industrial

Il Gruppo CNH Industrial ha sviluppato il sistema frenante denominato Intelligent Trailer Braking System dal brand New Holland (ma disponibile anche per Case IH e Steyr), previene l’effetto di ‘chiusura a portafoglio’ tra motrice e rimorchio.

Particolarmente utile con rimorchi pesanti, si rivela prezioso su strade bagnate o ghiacciate o ancora in campi in pendenza in cui l’aderenza non é ottimale.

Il sistema è in grado di rilevare una riduzione della velocità del trattore quando i freni vengono attivati, il sistema calcola la forza di decelerazione utilizzando un sensore di coppia posto all’interno della trasmissione e attiva una valvola gestita elettronicamente che opera sull’impianto frenante del rimorchio allineando la velocità di decelerazione di quest’ultimo a quella del trattore.

ABS e Mother Regulation

La Mother Regulation prevede l’obbligo per i costruttori di montare sistemi ABS (contro il bloccaggio delle ruote) sui trattori con velocità potenziali superiori a 60 chilometri orari. NOn vi sono però obblighi specifici per i rimorchi.

Tuttavia, l’implementazione di sistemi anti-bloccaggio sul rimorchio rappresenta una garanzia aggiuntiva, specialmente con carichi pesanti. Tuttavia avere l’ABS sul rimorchio ha senso solo nel caso in cui sia montato un medesimo sistema anche sul trattore, e viceversa.

Il costruttore italiano Zaccaria propone già da tempo rimorchi con impianto frenante pneumatico e ABS. I dumper (rimorchi di grande portata a due o tre assi coniugati o ravvicinati e utilizzati soprattutto dai contoterzisti per il trasporto di derrate agricole) hanno subito una piccola rivoluzione per via della Mother Regulation che ha reso possibile l’omologazione di rimorchi con quattro assi ravvicinati.

Possono viaggiare fino a 32 tonnellate di massa lorda. Pper questo devono disporre di un sistema di frenatura, idraulica o pneumatica, a doppia linea. Nel primo caso, azionata dal circuito idraulico del trattore, e nel secondo, la trattrice deve essere dotata di un compressore.

Dumper da 32 tonnellate devono poi essere movimentati da mezzi di adeguata potenza, dai 200 cavalli a salire.

Funzionamento del Freno Idraulico Agri-Power

La francese Agriest ha presentato al Sima 2017 un innovativo freno idraulico per rimorchi e operatrici trainate. Questo cilindro, denominato Agri-Power, combina la funzione di freno dinamico, azionato dal pedale, e quella di freno di stazionamento. Il segreto di questa duplice funzione risiede nella doppia camera idraulica interna al martinetto.

Premendo il pedale del freno del trattore, entrambe le camere del cilindro vengono messe in pressione, comprimendo la molla. Rilasciando il pedale, la pressione nella prima camera idraulica diminuisce e l'Agri-Power entra in modalità di frenatura dinamica. Una valvola di non ritorno mantiene in pressione la seconda camera idraulica. Il comando manuale del freno di stazionamento agisce su questa valvola, aprendola e consentendo il passaggio della pressione idraulica dalla seconda camera verso la prima. La molla contribuisce a mantenere meccanicamente il cilindro in modalità di freno di stazionamento.

L'Agri-Power è progettato per essere montato su qualsiasi tipo di attrezzatura dedicata al trasporto o alla lavorazione del suolo, offrendo alle Case costruttrici una soluzione intelligente per convertire o adeguare le proprie macchine alla frenatura idraulica. L'integrazione delle due funzioni in un unico elemento evita l'installazione di complicati sistemi di tiranti e cavi di collegamento tipici del tradizionale freno di stazionamento. Il settaggio della potenza del freno a mano avviene tramite una semplice regolazione della tensione della molla.

Come Scegliere il Pistone Idraulico Giusto

Per scegliere il pistone idraulico più adatto alle proprie esigenze, è fondamentale valutare il valore dell'alesaggio, poiché questo parametro determina la "forza" del cilindro oleodinamico.

Manutenzione del Freno a Inerzia

Verificare che il timone scorra liberamente e che non ci siano blocchi, ruggine o danni al meccanismo di repulsione. Ispezionare lo stato dei tamburi o dei dischi, delle pastiglie o delle ganasce, e dei cavi di comando.

Occorre seguire le indicazioni del manuale del rimorchio per quanto riguarda gli intervalli e le modalità di manutenzione. L’ideale è affidarsi a un meccanico o a un tecnico specializzato indicato dal produttore. E comunque, dipende anche da stile di guida, percorrenze, tipi di strade dove si viaggia.

In generale, per i rimorchi che superano un determinato peso ( intorno ai 750 kg di massa massima ammissibile), c’è l’obbligo di freno d’inerzia. Previene l'effetto spinta del rimorchio sulla motrice in frenata, evitando instabilità e potenziali incidenti.

Seguire il manuale del rimorchio, tenendo conto dello stile di guida e delle percorrenze. È consigliata una consulenza tecnica. Obbligatorio per rimorchi sopra i 750 kg.

Manutenzione e Controlli Periodici

In entrambi i casi è opportuno effettuare scrupolosi controlli periodici. Riguardo invece ai tubi flessibili, ad una accurata ispezione visiva va aggiunta un attento controllo delle deformazioni interne, che è però difficile da effettuare senza smontare le stesse, e che può comunque essere sostituito da una valutazione di mantenimento della funzionalità pregressa. Nel caso si verifichino delle frenate irregolari, spesso ciò è dovuto agli elementi flessibili che possono col tempo occludersi in alcune posizioni di lavoro.

Evoluzione dei Materiali d'Attrito

I materiali d’attrito hanno avuto anch’essi una notevole evoluzione, dai materiali a base d’amianto - comunemente diffusi fino agli anni ’80 - si è infatti passati a componenti che dovevano assicurare le stesse prestazioni fisico-meccaniche con una tossicità per l’uomo inferiore.

Sistemi Frenanti Moderni

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. 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. Agendo sul comando viene anche chiusa la mandata di combustibile.

Impianti di Frenatura Ausiliaria per Rimorchi

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.

Mentre in Italia è molto utilizzata la presa a innesto doppio combinato che utilizza una tubazione di alimentazione collegata all’innesto sinistro e quella di comando che è allocata in quello destro, all’estero sono invece diffusi gli impianti a due vie che prevedono un innesto colorato di giallo per fornire aria al distributore del rimorchio, e un innesto rosso che serve per caricare il serbatoio e alimentare i freni. Quando invece il rimorchio è dotato di un impianto a una sola via si utilizza l’innesto aggiuntivo colorato di nero.

Impianti di Frenatura Idraulica

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.

Tabella Riepilogativa dei Sistemi Frenanti

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