Il Sistema Idraulico del Trattore: Funzionamento e Componenti

Gli appassionati di trattori spesso si interrogano sul funzionamento del sollevatore e dello sforzo controllato. Questo articolo esplora in dettaglio il sistema idraulico del trattore, i suoi componenti e le sue applicazioni.

Componenti Fondamentali di un Impianto Oleodinamico

Un impianto oleodinamico tipico comprende diversi componenti principali, ciascuno con una funzione specifica:

• Serbatoio: Contiene l'olio idraulico, essenziale per il funzionamento del sistema. Il serbatoio è chiuso ed è munito di tappo e sfogo con una valvola a molla che si apre quando la pressione dei gas sviluppati nell'olio supera un dato valore. Un setto separatore consente il passaggio solo all'olio in superficie, permettendo al resto 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 chiude il passaggio dell'olio quando l'impianto è a riposo. Le valvole 4/2 fanno affluire o defluire l'olio dal cilindro di lavoro, con funzionamento manuale a pulsante e molla di ritorno.
• Cilindri: Trasformano la pressione dell'olio in movimento meccanico.
• Filtri: Rimuovono le impurità dall'olio, proteggendo i componenti da usura e danni. Durante il ripristino delle condizioni iniziali, l'olio passa attraverso lo scarico del serbatoio, dove viene filtrato.
• Tubi e Raccordi: Trasportano l'olio tra i vari componenti.
• Dispositivo di sicurezza: Riversa l'olio nel serbatoio quando la pompa è in funzione ma l'olio non è utilizzato.
• Valvola unidirezionale: Impedisce che il tubo di mandata si svuoti, permettendo il passaggio solo verso l'alto.

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.

Il Sollevatore Idraulico

Il sollevatore funziona attraverso un sistema di cilindri idraulici. Nei trattori usati in agricoltura, vengono montati cilindri idraulici noti anche con il termine “semplice effetto”. Per determinare il sollevamento massimo di un trattore, occorre capire quanto potente sia il motore in questione. Il grado di sollevamento può essere regolato dalla macchina tramite un potente impulso elettrico. Mediamente, un sollevatore di un trattore può supportare fino a 2.200 chilogrammi.

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

Esistono diverse modalità di funzionamento del sollevatore:

• Posizione fissa: Mantiene le attrezzature in una posizione fissa rispetto alla superficie del terreno.
• Sforzo controllato: Mantiene costante il tiro richiesto al trattore cambiando in automatico la profondità operativa degli attrezzi al variare delle condizioni del terreno. Tale sforzo è composto da una rotella meccanica, che può esser controllata impostandola con un numero ben specifico. Prima di ogni utilizzo, ti suggeriamo di leggere attentamente il numero da immettere. Se volessi far funzionare il sollevatore in modo più preciso e fermo, tale rotella potrà essere messa ad uno oppure due.
• Flottante: Evita l'intervento del sollevatore durante il lavoro e consente alle attrezzature con ruote o slitte 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 per il controllo dello sforzo.

Sollevatori Anteriori

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 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. Alcuni modelli offrono il controllo automatico della posizione degli implement tra 2 punti di minimo e di massimo.

È consigliabile scegliere un sollevatore anteriore montato di fabbrica per la precisione nell'assemblaggio da parte di personale qualificato, garantendo un accessorio perfettamente integrato con il trattore e gestibile in modo ottimale dalla cabina.

Distributori Idraulici

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 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, dove una parte dell’attrezzo viene mossa oppure abbassata.

Le tipologie di distributori idraulici per i trattori agricoli sono diverse:

• A doppio effetto: Aumentano i movimenti del cilindro idraulico.
• A semplice effetto: Aumentano il movimento in un’unica direzione. La posizione iniziale è riacquistata sfruttando il solo peso proprio dell’attrezzo.
• Ad effetto flottante: Permettono all’attrezzo connesso al trattore di seguire l’andamento del suolo.

L'Attacco a 3 Punti

L'estrema versatilità del trattore agricolo si esprime non solo nelle varie possibilità di trasmissione della potenza alle macchine operatrici, ma anche nelle diverse modalità con cui si effettua il loro collegamento. Infatti, oltre al classico traino, reso possibile da un gancio che si accoppia ad un occhione solidale ad un timone, e al fissaggio rigido con piastre, staffe e bulloni, le attrezzature possono essere abbinate alla motrice mediante un attacco a 3 punti, gestito dal sollevatore idraulico.

Sia posteriore che anteriore, il terzo punto è l’elemento fondamentale per realizzare l’accoppiamento portato tra il trattore e l’operatrice.

I bracci inferiori sono massicce barre in acciaio a sezione rettangolare, incernierate ad un’estremità alla struttura del trattore per permetterne una conveniente rotazione entro l’arco operativo previsto, mentre il terzo punto è un robusto tirante anch’esso incernierato al corpo trattore, costituito da due viti a filettatura opposta (una destra e una sinistra) con occhiello ad una delle estremità, che si avvitano all’estremità opposta in un manicotto centrale femmina.

Le estremità dei bracci inferiori e del terzo punto definiscono quindi il cosiddetto “triangolo di attacco”, che logicamente deve coincidere (a meno di una determinata tolleranza) con i perni dell’analogo telaio triangolare di collegamento della macchina operatrice. Per i trattori agricoli sono state stabilite 4 categorie, definite con i numeri 1, 2, 3 e 4, di dimensioni progressivamente crescenti.

Di particolare interesse per i modelli dedicati alle coltivazioni specializzate (frutteti, vigneti, giardinaggio, manutenzione del verde, ecc.) è poi la sottocategoria 1N, che è tipica dei trattori cosiddetti “a carreggiata stretta”.

Il Terzo Punto Idraulico

Pur essendo gestito idraulicamente dal sollevatore, l’attacco a 3 punti tradizionale è un dispositivo esclusivamente meccanico, dove l’escursione delle varie regolazioni è effettuata tramite robuste barre maschio e manicotti femmina, entrambi filettati. Alcune aziende hanno messo a punto un terzo punto idraulico con ammortizzatore integrato, in grado di migliorare la gestione dell’attrezzo nell’accoppiamento portato e di rendere più sicura (e confortevole) la conduzione del trattore, perché grazie all’accumulatore ad azoto i picchi istantanei di carico trasmessi dall’operatrice al trattore vengono efficacemente ridotti, specie nelle lavorazioni di campo e nei trasferimenti su superfici sconnesse.

È installata una valvola di non ritorno che, oltre a permettere la ricarica dell’azoto, può servire anche per regolare la pressione di lavoro, e quindi la rigidezza dell’ammortizzatore. Questo terzo punto dispone anche della funzionalità flottante, per cui in pratica il telaio triangolare di attacco dell’attrezzo agisce passivamente alla stregua di un gancio di traino, e il terzo punto si allunga e si accorcia seguendo fedelmente le variazioni relative di assetto tra il trattore e l’operatrice, quando si trovano a lavorare su terreni accidentati.

Stabilizzatori Idraulici e Sicurezza

Le oscillazioni laterali dell’attrezzo collegato all’attacco a 3 punti del trattore devono essere attentamente controllate, per evitare pericolose collisioni e strisciamenti tra i bracci inferiori e gli adiacenti fianchi interni degli pneumatici. La versione idraulica dello stabilizzatore assicura una transizione attiva tra le posizioni flottante e rigida, indipendentemente dalla lunghezza del braccio di sollevamento o dalla quota da terra dell’attrezzatura.

È anche possibile impostare un limitatore di corsa quando è necessario passare dalla Cat.

Accoppiamento e Rischi

La sequenza di accoppiamento può essere pericolosa per l’operatore a terra, che deve stazionare tra il trattore e l’attrezzatura; se il conducente non riesce a dosare sapientemente la minima velocità in retromarcia del trattore, sono possibili incidenti, anche gravi, dovuti a schiacciamento tra le due macchine del soggetto a terra.

Normalmente, i perni del triangolo di attacco dell’attrezzatura si infilano in rotule alloggiate nella parte terminale dei bracci inferiori e del terzo punto. Le rotule possono ruotare entro angoli limitati, in modo da favorire l’accoppiamento con i perni. In alternativa, le rotule possono essere abbinate a robusti ganci in acciaio stampato ad alta resistenza (per assorbire forze di trazione, di compressione e laterali elevate) dotati di cricchetto comandabile a distanza per mezzo di cavi, gestiti dal conducente seduto al posto di guida.

Prese di Forza (PTO)

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. Il rivestimento sinterizzato è costituito da particelle metalliche sinterizzate che creano una superficie dura e resistente all’usura.

Oleodinamica: Principi e Vantaggi

L’oleodinamica è una tecnica che utilizza i fluidi per generare pressione e convertirla in energia meccanica. I cilindri e le pompe idrauliche consentono di sollevare carichi pesanti con il minimo sforzo. Questi vengono inoltre utilizzati anche nelle frizioni o nei sistemi frenanti dei veicoli commerciali.

Un sistema oleodinamico funziona immettendo un fluido viscoso in un sistema chiuso, dove la pressione viene accumulata per azione meccanica o statica. Tale pressione viene quindi trasmessa tramite tubi o sistemi di tubature fino a quando non innesca la reazione desiderata in un punto specifico.

I vantaggi di un sistema oleodinamico includono:

• Elevata trasmissione di potenza
• Ingombro relativamente ridotto
• Buona adattabilità alle contingenti condizioni di spazio grazie a tubi e collegamenti flessibili
• Idoneità anche per macchine di precisione grazie a sequenze di movimento lente e regolabili separatamente
• Lunga durata e bassa usura (se mantenuti e utilizzati seguendo le istruzioni)
• L’olio idraulico previene l’attrito e allo stesso tempo svolge una funzione refrigerante, aumentando così la durata del sistema

La centralina oleodinamica è fondamentale per il corretto funzionamento del sistema, regolando la pressione e il flusso del fluido idraulico, garantendo l’efficienza e la sicurezza dell’intero circuito.

Distribuzione e Utenze Idrauliche nei Trattori Moderni

Nell'agricoltura attuale, anche nei trattori di medio bassa potenza le utenze idrauliche non sono mai troppe; spesso, 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.

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. Un utente ha descritto la sua esperienza nell'applicare un deviatore al suo trattore per commutare due funzioni idrauliche sulla botte da diserbo.

L'utente ha collegato il dispositivo in serie tra la pompa e i distributori originali, assicurandosi che la portata d'olio fosse adeguata per evitare surriscaldamenti. Ha poi installato il deviatore dell'irroratrice sul suo trattore per avere 4 distributori anziché 3, e ha assemblato un terzo punto idraulico.

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.

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.

Tabella Riepilogativa Categorie Attacchi a 3 Punti

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