Addio scossoni se gli assali son sospesi

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APPROFONDIMENTI
Addio scossoni
se gli assali son sospesi
di Romano Demaldè
I benefici
dell’assale sospeso
Oggi quasi tutti i costruttori di trattori di media-alta potenza offrono a
richiesta l’assale anteriore sospeso,
per migliorare la sicurezza di guida
Comfort in cabina
e migliore trazione
tramite la
sospensione
dell’assale anteriore:
ecco cosa offrono
i costruttori per
ridurre le vibrazioni
e ridurre il beccheggio e il rollio
percettibili in cabina.
Con la dotazione della sospensione
al ponte anteriore, costituita generalmente da un cilindro idraulico, si
riducono le frequenze delle vibrazioni generate dal trattore in movimento, soluzione questa ben apprezzata da chi effettua il trasporto
su strada.
Assali ammortizzati
a ruote indipendenti
Sono tra i ponti sospesi più evoluti,
molto complessi ma altrettanto efficaci. Sono caratterizzati da un sistema di sospensione per ogni ruota, ciascuna delle quali è solidale a
Tra i principali vantaggi del sistema di ammortizzazione dell’assale, si ricordano non solo
un maggior comfort di guida, ma anche una migliore aderenza al terreno quindi una miglior
trazione
un parallelogramma articolato e a
un martinetto idraulico disposto a
45°. Hanno, generalmente, la possibilità di bloccaggio con posizionamento dell’assale alla minore altezza da terra oppure in posizione intermedia per assicurare la massima
escursione (±45 mm per un totale
di 90 mm, ma oggi si arriva anche a
300 mm). La regolazione dell’altezza dell’assale può essere manuale,
mediante due pulsanti posti in cabina. In genere gli assali indipendenti sono tarati per attivarsi automaticamente a partire da velocità
superiori a 15-20 km/ora, e permettono inoltre di ridurre, in parte, la
luce libera da terra.
Assali ammortizzati
a unico cilindro
I primi assali sospesi vennero introdotti nel 1994 con i modelli a unico
cilindro, che viene attivato mediante un’elettrovalvola a gestione elettronica. L’assale trasmette le asperità del terreno a una piastra oscil-
Dettaglio dell’assale ammortizzato a ruote
indipendenti con ± 125 mm di escursione
su ogni ruota tramite i due cilindri idraulici
a doppio effetto (John Deere)
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N
ell’immaginario collettivo il trattore viene spesso considerato come una
macchina rudimentale,
dotata di pochi comfort e adibita ai
lavori pesanti e di traino.
Almeno fi no a una quindicina d’anni fa tale considerazione non si discostava dalla realtà, in virtù non
solo della sua, ancora oggi, struttura totalmente rigida, con motore,
trasmissione, ponte posteriore e assale tra loro flangiati, ma soprattutto per la sola presenza degli pneumatici quali ammortizzatori delle
asperità del terreno.
Per aumentare lo smorzamento delle
vibrazioni i costruttori hanno migliorato nel tempo i sedili e la cabina, ma
il comfort di marcia è notevolmente
aumentato con l’introduzione in questi ultimi quindici anni dell’assale, o
ponte, anteriore ammortizzato.
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STORIA
I PONTI SOSPESI
n realtà già negli anni Cinquanta
diversi costruttori austriaci e tedeschi, vista la ben maggiore velocità
dei loro trattori rispetto ai nostri (che
non superavano i 15-20 km/ora), realizzarono macchine con sospensioni
meccaniche sull’assale anteriore dotate allora di sole ruote direttrici.
Lo stesso dicasi per alcuni costruttori dei Paesi dell’Est europeo (Belarus, Zetor, Ursus), che realizzarono,
sempre in quel periodo, rudimentali
sistemi di molleggio per rendere idoneo il trattore a veicolo di trasporto
persone.
R.D.
Assali ammortizzati a ruote indipendenti
I
Trattore anni ’50 con assale anteriore
dotato di molle a doppia balestra
(Steyr 180 A)
Ponte anteriore sospeso a ruote indipendenti dotato di doppi quadrilateri. Escursione
300 mm, carico massimo su assale 8 t, snodi esenti da manutenzione (assenza di ingrassatori),
possibilità di percorrere la corsa della sospensione manualmente (Fendt)
Assale John Deere ILS (Independent Link
Suspension). Sistema articolato
a quadrilatero indipendente controllato
da due cilindri idraulici anteriori obliqui
collegati agli accumulatori ad azoto.
Corsa 125 mm. Sospensione non escludibile,
giunti semiassi non protetti
Assali ammortizzati a due martinetti laterali
Cilindri idraulici
Centralina
di controllo
e comando
Interruttore
on/off
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45 mm
Ammortizzatori ad azoto
Supporto per il
molleggio
22°
Ponte anteriore
Schema di funzionamento dell’assale anteriore del gruppo Same. Sospensione a piastra oscillante longitudinalmente, sotto assale vincolata
nella parte posteriore. Due cilindri anteriori collegati alla piastra e tre accumulatori ad azoto. Il sistema è gestito elettronicamente,
è autolivellante ed escludibile. Corsa di 90 mm
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FUNZIONAMENTO ACCUMULATORI IDRAULICI
I cilindri idraulici che fungono da sospensione
all’assale dovrebbero essere definiti in modo
più appropriato “accumulatori idraulici”. Questi vengono adoperati per innumerevoli funzioni, che vanno dall’accumulo di energia in un
circuito idraulico alla compensazione di trafilamenti di olio, dallo smorzamento dei picchi di
pressione e portata fino a contribuire alla sospensione delle ruote dei veicoli.
Un accumulatore idraulico è costituito da un
contenitore, sferico o cilindrico, diviso in due
camere da una membrana elastica. La camera superiore è caricata con gas inerte (generalmente azoto) a un’opportuna pressione, mentre quella inferiore contiene olio ed è in comunicazione con il circuito idraulico mediante
un’apposita tubazione. In condizioni di esercizio la membrana si espande fino a che la pressione del gas è pari a quella dell’olio.
Nel caso specifico della sospensione anteriore
del trattore, quando la ruota si abbassa a causa
di un avallamento del suolo, sposta verso il bas-
so il braccio articolato e, se la corsa è sufficiente, anche lo stelo del martinetto idraulico a esso
collegato. L’abbassamento della ruota avviene fino a che lo stelo apre la valvola di scarico verso
il serbatoio, con fuoriuscita dell’olio dal cilindro e
conseguente sollevamento della ruota.
La ruota raggiunge una posizione di equilibrio
quando il martinetto ritorna nella posizione di
neutro con tutte le uscite chiuse.
Se la ruota si alza a causa di un dosso avviene
l’opposto. La ruota inizialmente si solleva fino
a che rimane aperta la valvola di mandata della pompa e l’afflusso di olio nel cilindro tende a
contrastare questo sollevamento.
Si raggiunge una nuova posizione di equilibrio
quando il volume di olio affluito nel cilindro riporta lo stelo nella posizione di neutro. Con tale sistema di sospensione è assicurato l’assetto più o meno costante del veicolo rispetto al
terreno, nell’ambito dell’escursione (molleggio)
consentita dai parametri costruttivi e di taratura dell’impianto idraulico.
Modalità di funzionamento delle sospensioni con accumulatori ad azoto. A sinistra, in
caso di dosso, a destra in caso di avallamento
Gruppo idraulico con tre
ammortizzatori ad azoto
Cilindri idraulici
con ± 40 mm di corsa
Assale anteriore
con 10° di oscillazione
Assale anteriore autolivellante FSC (Fendt Stability Control) con barra stabilizzatrice
antirollio. Assale con due cilindri anteriori (destro collegato alla barra stabilizzatrice, sinistro
all’assale). Tre ammortizzatori ad azoto. Corsa 80 mm. È previsto il disinserimento
Sospensione TLS della John Deere (Triple
Link Suspension). Collegamento assaletelaio su tre punti, due ai cilindri idraulici
sempre collegati ai tre accumulatori
ad azoto e il terzo da una barra Panhard
vincolata al corpo trattore. Due catene
limitano la corsa dell’oscillazione.
Corsa 100 mm. Sospensione non escludibile
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lante, fissata sul lato destro al cilindro idraulico, che a sua volta è collegato a 3 accumulatori ad azoto
che assorbono le oscillazioni. Passando su un ostacolo il supporto
oscillante gira verso l’alto e il pistone idraulico entra nel cilindro. L’olio
così espulso va ad agire sulla membrana dell’ammortizzatore all’azoto, dove l’urto è assorbito. Se l’avantreno entra in una buca, la piastra
oscillante ruota verso il basso. Anche in questo caso la sollecitazione
è compensata da un ammortizzatore idraulico. Per eseguire lavori di
precisione è possibile disattivare la
sospensione.
Se l’assale viene disinserito si abbassa completamente, mentre se
attivato si porta in alto fi no a fi ne
corsa, ma a velocità superiori a
2 km/ora si pone a metà dell’escursione dei pistoni idraulici.
La sospensione si disattiva temporaneamente in caso di velocità inferiore a 2 km/ora o di carico eccessivo
sull’assale, mentre oltre i 15 km/ora
si attiva automaticamente.
Altre soluzioni prevedono un cilindro posto sul lato sinistro, o centralmente all’assale, con una corsa
di 90-105 mm, regolato da uno o più
accumulatori e da un sistema di
valvole dotate di sensori elettronici
che rilevano le accelerazioni, i cambi e le inversioni di marcia, le frenate, le condizioni del terreno e i carichi sul sollevatore. Il sistema è,
inoltre, dotato di autolivellamento
automatico in funzione del carico.
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Assali ammortizzati a unico cilindro
Assale sospeso Carraro serie SI. Sospensione
di nuova realizzazione a quadrilatero
articolato controllata da un solo cilindro
idraulico posto centralmente. Controlla
in automatico il punto morto mediano
ed è disinseribile. Corsa di 90 mm
Schema di funzionamento dell’assale anteriore sospeso Terraglide
adottato dal gruppo Cnh. Sospensione con barra Panhard e cilindro
sinistro collegato a due accumulatori d’azoto. È gestita elettronicamente.
Corsa di 105 mm. Essendo dotata di un solo cilindro lavora in modo
asimmetrico. Il Terraglide si attiva automaticamente ogni volta
che si avvia il motore, ma non entra in funzione se la velocità
è inferiore a 1,5 km/ora. La sospensione può essere esclusa
tramite un apposito interruttore ma a velocità superiori
a 12 km/ora il sistema si reinnesta automaticamente
Assali ammortizzati pneumaticamente
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Le molle ad aria assorbono
le oscillazioni in lavoro,
comprimendosi (in basso)
quando si incontra
un ostacolo e ritornando
nella loro posizione originale
(a destra) una volta superata
l’asperità del terreno
Schema di ponte anteriore ammortizzato pneumaticamente (Aires Valtra).
Utilizza due molle a soffietto funzionanti ad aria compressa simili a quelle
dei veicoli commerciali. L’assale è fissato a una doppia U rovesciata
e vincolato nella parte posteriore. Non risente degli sbalzi di temperatura.
Un po’ ingombrante, è disinseribile solo manualmente
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I LIMITI IMPOSTI ALLE VIBRAZIONI
Da qualche anno anche le vibrazioni in agricoltura sono finite dentro la morsa dei limiti legislativi, dettati per garantire un maggior comfort
agli operatori. Un’esposizione prolungata può
comportare, infatti, lo sviluppo di lombalgie,
sciatalgie, disturbi e lesioni a carico del rachide lombare.
Il decreto legislativo 187/05, in vigore dal 1°
gennaio 2006, che recepisce la direttiva europea 2002/44/CE, prevede le prescrizioni minime di sicurezza e salute riguardanti l’esposizione dei lavoratori ai rischi derivanti dagli agenti fisici (vibrazioni).
Il rischio delle esposizioni alle vibrazioni è valutato mediante la misura dell’accelerazione equivalente ponderata in frequenza riferita a 8 ore di
lavoro, calcolata secondo formule prefissate. In
pratica si cerca di dare un valore medio a quegli
sbalzi e scossoni tipici di ogni tipo di lavorazione.
Naturalmente sono valori indicativi, vista l’ampia
variabilità che si riscontra operando in campagna, ma a titolo di esempio, per le accelerazioni
trasmesse al sistema mano-braccio il valore limite giornaliero di esposizione è fissato a 5 m/s²,
mentre il valore minimo oltre il quale sono richieste misure di tutela è di 2,5 m/s².
Le vibrazioni trasmesse al corpo intero devono invece contenersi a 1,15 m/s² come limite giornaliero, a 0,5 m/s² come valore minimo.
Ciò significa che se, ad esempio, il valore medio di accelerazione rilevato al sedile del conducente è pari a 0,5 m/s² è possibile lavorare
per 8 ore consecutivamente. Se invece si tratta
di un’erpicatura con erpice rotativo (valore medio di 1,70 m/s²; fonte Enama), si raggiunge il
tempo di esposizione in soli 42 minuti oltre il
quale bisognerebbe interrompere il lavoro.
Per il settore agricolo e forestale l’obbligo del
rispetto dei suddetti valori limite entrerà in vigore il 6 luglio 2014.
VALORI MEDI DI VIBRAZIONI RILEVATI SUL SEDILE
DEL TRATTORE E TEMPI DI ESPOSIZIONE
Assali ammortizzati
a due martinetti laterali
Soluzione abbastanza diffusa, è costituita da due cilindri idraulici applicati a una piastra incernierata
posteriormente al corpo trattore,
oppure da un cilindro collegato a
una barra stabilizzatrice e l’altro cilindro all’assale.
L’assale anteriore, in alcuni casi, può
presentare due cilindri idraulici e tre
ammortizzatori ad azoto, governati
da una centralina elettronica automatica, che controlla istante per
istante l’adattamento alle caratteristiche del terreno, grazie anche a
una valvola proporzionale. La sospensione è inoltre dotata di una regolazione manuale con una valvola
riduttrice di pressione (hard-soft),
mediante la quale l’operatore può
scegliere un assetto rigido o morbido. Quando gli steli dei cilindri
idraulici entrano nella propria sede,
l’intero assale ruota in avanti.
Assali ammortizzati
pneumaticamente
Derivato dalle sospensioni ad aria
che equipaggiano migliaia di au-
VALORI MEDI
(m/s2)
TEMPI
DI ESPOSIZIONE
(ORE-MINUTI)
Pressatura foraggio
Trebbiatura
Manutenzione di siepi e fossati
Estirpazione e raccolta di barbabietole
Spandiconcime
Lavorazione leggera terreno (erpice, disco)
Sfalcio
Aratura
Erpicatura con erpice rotativo
Operazioni di carico e scarico
Voltafieno e andanatura
Rullaggio
Trasporto con rimorchio
Spandiletame
Trattamento colture
Lavoro con retroescavatore
Esbosco
0,50
0,45
0,42
0,70
1,30
1,20
1,00
1,01
1,70
1,20
1,00
0,60
0,93
0,60
1,15
0,74
1,14
8 - 00
9 - 53
11 - 20
4 - 05
1 - 11
1 - 23
2 - 00
1 - 58
0 - 42
1 - 23
2 - 00
5 - 33
2 - 19
5 - 33
1 - 31
3 - 39
1 - 32
Fonte: Enama.
totreni, il sistema aggancia l’assale anteriore a un telaio oscillante, a
sua volta collegato mediante perni
a due robusti controtelai a “U” rovesciata. I due punti di attacco posteriore permettono l’oscillazione
del telaio, mentre l’assorbimento
delle asperità è affidato a due molle ad aria presenti anteriormente
accoppiate ad a m mor t izzator i
idraulici a doppio effetto. Una valvola regolatrice mantiene stabile
l’assale, mentre i due ammortizzatori normalizzano le oscillazioni
dell’assale. C’è poi un compressore d’aria, con serbatoio di accumu-
lo, che alimenta l’impianto e una
valvola regolatrice di pressione.
L’aria compressa utilizzata per il
funzionamento della sospensione
può inoltre essere usata per la frenatura dei rimorchi. Anche in questa soluzione è possibile bloccare
meccanicamente la sospensione
dell’assale.
Rispetto alle sospensioni idrauliche presenta il vantaggio di sopportare meglio le basse temperature.
Romano Demaldè
[email protected]
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Un dettaglio del sistema di ammortizzazione
di tipo pneumatico ad aria compressa,
quest’ultima utilizzabile anche per altri
lavori, quali trasporto con rimorchio
FASI OPERATIVE
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