Sollevatore Idraulico del Trattore: Problemi, Cause e Vibrazioni
In tutte le occupazioni, anche nelle attività agricole, spesso le condizioni operative determinano la qualità dei risultati.
Vibrazioni nei Trattori e Rischi per la Salute
Secondo la definizione data dall'Inail nel Manuale operativo "Progettazione acustica e vibratoria di macchine e attrezzature per uso agricolo" del 2021, le vibrazioni sono oscillazioni meccaniche di sistemi, dotati di elasticità e inerzia, intorno a una posizione di equilibrio. Per l'Inail, la salute dei driver esposti quotidianamente alle vibrazioni può risentirne in modo irreversibile nel lungo termine.
Tra le malattie professionali denunciate nel settore agricolo tra il 2014 e il 2018, quelle del sistema osteomuscolare e del tessuto connettivale rappresentano il 70% del totale, seguite da quelle del sistema nervoso (22%). Principali cause di tali patologie sono proprio le vibrazioni, pericolose perché interferiscono con le caratteristiche di rigidezza e smorzamento - quindi con la frequenza di risonanza - degli organi umani.
Le vibrazioni con frequenze tra 2 e 80 Hertz possono originare problemi di risonanza di singole parti del corpo, mentre quelle sotto i 2 Hertz coinvolgono l'intero organismo provocando disturbi acuti che però scompaiono dopo poco tempo. Le oscillazioni si differenziano tra quelle riguardanti l'insieme mano-braccio che si riscontrano nell'uso di mezzi condotti a mano e quelle trasmesse al corpo intero che si manifestano alla guida dei trattori.
Si valuta il rischio vibrazionale per l'utente considerando la frequenza, ma anche l'asse sollecitato (verticale o orizzontale) del corpo, la durata e la continuità dell'esposizione, il livello di vibrazioni.
Il Sistema Meccanico e le Vibrazioni
Tuttavia possiamo partire dal principio che ogni sistema meccanico si basa su una massa, una molla e uno smorzatore. Se questi tre componenti sono sottoposti all'effetto di una forza costante, reagiscono rispettivamente con un'accelerazione, uno spostamento e una velocità costanti facendo oscillare il sistema (con una resistenza minima) a una certa frequenza di risonanza e amplificando l'effetto vibrazionale.
Le vibrazioni sono dunque quantificabili in relazione all'accelerazione, allo spostamento e alla velocità dei componenti tramite sensori di vario tipo. Dotato di uno o più accelerometri e posizionato sul sedile o indosso al driver, il dosimetro determina la "dose" di oscillazioni ricevuta in un certo periodo, di solito pari a 8 ore.
È possibile misurare l'esposizione del driver come una percentuale rispetto a un limite predefinito o come una registrazione temporale dei livelli.
Soluzioni per Ridurre le Vibrazioni nei Trattori
Per tutelare i trattoristi, occorre realizzare nuovi trattori capaci di smorzare il più possibile le vibrazioni. "Durante la progettazione realizziamo sistemi prototipali per misurare la propagazione delle vibrazioni tra carro e cabina, nonché per testare le interfacce tra conducente e posto guida - spiega Massimiliano Del Bue, direttore Tecnico di Argo Tractors, che produce in casa le cabine per i trattori da 49 a 313 cavalli.
Con le prime misure, gestite con accelerometri a monte e a valle delle sospensioni, valutiamo la riduzione dell'ampiezza e dell'intensità delle oscillazioni a varie frequenze. Tra i sistemi antivibranti, troviamo le sospensioni installate tra due strutture per isolarle tra loro, gli assorbitori inseriti in una struttura per smorzare le vibrazioni in uno specifico punto e i risonatori posizionati alla sorgente per ridurre la sollecitazione meccanica all'origine.
Sospensioni Attive e Semi-Attive
Ancora più performante in condizioni molto mutevoli, una sospensione attiva usa accelerometri, una centralina elettronica e un attuatore idraulico o elettroidraulico di capacità maggiore rispetto a quello di una semi-attiva. Gli accelerometri rilevano i livelli vibrazionali e inviano le informazioni a una centralina che pilota l'attuatore in modo che generi oscillazioni in controfase annullando la sollecitazione.
Sui trattori le sospensioni sono installate sull'assale anteriore (talvolta come optional), alla base della piattaforma e tra il pianale e il sedile di guida. Disponibili prima solo sui modelli da campo aperto e poi anche sugli specializzati, le sospensioni anteriori hanno subito una notevole evoluzione.
Oggi sono molto diffuse le versioni semi-attive a un cilindro, a due cilindri o a ruote indipendenti. I cilindri sono sempre integrati da un accumulatore ad azoto, cioè una camera con azoto in pressione, in comunicazione diretta con l'olio del cilindro.
Su terreni sconnessi l'olio fluisce dal cilindro all'accumulatore, producendo variazioni di pressione nelle camere che consentono un ritorno dell'assale nella posizione di equilibrio. Più avanzate e gestite tramite i segnali di un accelerometro anteriore, le sospensioni attive mantengono le condizioni del trattore costanti a prescindere dalle forze esterne e possono essere bloccate temporaneamente per aumentare la precisione delle manovre nella gestione dei carichi sospesi, con il caricatore frontale o con i sollevatori.
"In genere installiamo assali sospesi a bracci indipendenti, forniti da Carraro Agritalia, sui trattori oltre i 150 cavalli e sospensioni a pivot centrale, prodotte nei nostri stabilimenti di Luzzara, sulle medie potenze e sugli specialistici - precisa Del Bue.
Isolamento della Cabina
Quasi sempre la cabina è isolata dal telaio della trattrice mediante il montaggio di tasselli antivibranti (o silent-block), costituiti da distanziali in gomma ad alta densità. Spesso, alcuni o tutti i silent-block sono sostituiti da sospensioni che attenuano le oscillazioni tra 15 e 20 Hertz, piuttosto rischiose per l'operatore.
Le cabine attuali possono avere - solo posteriormente o su tutti i supporti - combinazioni di molle e smorzatori meccanici o idraulici (composti da cilindri e accumulatori ad azoto) o le più evolute sospensioni pneumatiche. "Gli specializzati e i trattori da campo aperto Landini e McCormick con potenze fino a 175 cavalli hanno sospensioni meccaniche con ammortizzatori posteriori a molla con barra Panhard, posti al posteriore della cabina - afferma Del Bue.
"Alcune gamme da pieno campo Deutz-Fahr, come la nuova Serie 6.4, possiedono sospensioni meccaniche della cabina, mentre quelle di maggiore potenza, come le serie 7 TTV e 8280 TTV, vantano sistemi pneumatici - dichiara Vanni Ferrari, Marketing manager Italia di SDF.
Sospensioni del Sedile
Prime tra le soluzioni introdotte per ridurre la trasmissione di vibrazioni, le sospensioni dei sedili intervengono sulle oscillazioni a bassa frequenza. Nei sistemi passivi, l'ammortizzatore è generalmente composto da un cilindretto idraulico (regolabile con una pompa) o da una molla ad aria, un contenitore cilindrico elastico che viene gonfiato a pressioni variabili da un piccolo compressore.
Le sospensioni semi-attive garantiscono un'attenuazione più efficace delle vibrazioni. In questo caso, un sensore di posizione ed eventualmente un accelerometro monitorano l'oscillazione del sedile, inviando segnali in tempo reale a un microprocessore che agisce sull'ammortizzatore con fluido reologico.
Pneumatici e Altri Sistemi
La trasmissione di vibrazioni può essere limitata anche attraverso il montaggio di pneumatici specifici o altri sistemi. In particolare, i pneumatici IF (Increased Flexion) e VF (Very high Flexion) contribuiscono a smorzare in modo efficace l'input vibrazionale nell'asse verticale, il più pericoloso per il driver.
"Oltre a scegliere con cura i treni di gomme per i nostri trattori, installiamo damper torsionali sul volano motore che riducono le vibrazioni originate dalle irregolarità e dai transitori di coppia del propulsore durante le lavorazioni - chiarisce Del Bue. Inoltre, in fase di sviluppo degli impianti idraulici, inseriamo sistemi per l'isolamento delle tubazioni dal carro e dalla cabina e ulteriori silenziatori.
"Noi possiamo montare sui modelli da campo aperto pneumatici municipali e stradali, dotati di battistrada scolpito ed efficienti nella riduzione delle vibrazioni durante il trasporto.
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