Presa di Forza Anteriore Idraulica: Funzionamento e Vantaggi

Nell'arco della loro vita, le trattrici lavorano con attrezzature trainate, portate o semi-portate. 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.

Tipi di Presa di Forza

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.

Componenti e Materiali delle Frizioni 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.

Presa di Forza Anteriore: Vantaggi

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.

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

"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.

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.

Frontalmente, la pto prende il moto direttamente dall'albero motore, e quindi la sua resa è teoricamente piuttosto alta, oltre a questo solitamente la scatola di riduzione/trasmissione (comprensiva di frizione multidisco di innesto) deve essere di dimensioni contenute per stare dove sta (sul muso, in mezzo a "casini" vari).

Riduzione dei Consumi di Carburante

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. In Fig. - quanto più il punto operativo del motore si avvicina alla curva di coppia, tanto più il consumo specifico si abbassa.

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).

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.

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 [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.

Sicurezza e Funzionalità

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 (foto 2) che hanno utilizzato la presa elettrica dell’AEF (foto 3).

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