Funzionamento delle prese di forza dei trattori: una guida tecnica

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. Questi dispositivi sono essenziali per una vasta gamma di operazioni, dall’azionamento di componenti per la lavorazione del suolo alla fornitura di energia a macchine come mietitrebbie, pompe idrauliche e generatori.

Principalmente le PTO si distinguono per il range di velocità e di coppia che possono avere:

1. PTO a 540 giri/min: Questo è il tipo più comune di PTO utilizzato sui trattori agricoli. Ruota a una velocità di 540 giri/min e si collega a una vasta gamma di attrezzature agricole, come falciatrici, erpici, e seghe circolari.
   
   
2. 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. È utilizzata per attrezzature che richiedono una velocità più elevata, come le macchine per la lavorazione del suolo e le pompe.
   
   
3. PTO a velocità variabile: Alcuni trattori sono dotati di PTO a velocità variabile, che consentono di regolare la velocità di uscita in base alle esigenze dell’attrezzatura collegata.

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Meccanismo di Funzionamento:

Il funzionamento delle prese di forza dei trattori si basa su una scatola di ingranaggi che contiene una frizione (generalmente ad azionamento idraulico) collegata all’albero di trasmissione del motore del trattore.

Quando il trattore è in funzione se la PTO viene innestata, la potenza meccanica viene trasferita dall’albero motore all’albero della presa di forza attraverso la frizione interna alla PTO.

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. Questo permette all’attrezzatura di svolgere le proprie funzioni, come tagliare il fieno, arare il terreno o azionare una pompa.

Nelle frizioni delle PTO  sono usati dischi di frizione rivestiti con materiali che offrono buone caratteristiche di attrito e resistenza all’usura. I materiali più comuni includono:

1. 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. Risulta essere il rivestimento più utilizzato nelle PTO agricole.
   
   
2. Rivestimento carta: caratterizzato dalla vicinanza dei valori di coefficiente di attrito dinamico e statico  più utilizzato nelle frizioni della trasmissione ma può essere trovato a volte anche nelle prese di forza.

La scelta del materiale dipende dalle esigenze specifiche dell’applicazione, dalla potenza del trattore e dall’uso previsto dell’attrezzatura. È importante selezionare materiali di alta qualità che garantiscano prestazioni affidabili e una lunga durata nel tempo.

Prese di forza frontali: integrazione e dimensionamento

Oltre alle configurazioni posteriori, i trattori possono essere equipaggiati con prese di forza frontali, che trasferiscono potenza meccanica alle attrezzature montate anteriormente. La scelta della configurazione dipende dalle lavorazioni previste e dalla compatibilità tra trattore e macchina operatrice.

Per una corretta integrazione occorre verificare potenza e coppia richieste, regime e senso di rotazione, caratteristiche dell’attacco e ingombri disponibili. La posizione della PTO determina infatti vincoli di montaggio e collegamento che devono essere considerati già in fase di progettazione.

Il dimensionamento della frizione deve tenere conto anche delle condizioni di avviamento. Attrezzature con organi rotanti di elevata inerzia richiedono una valutazione della fase di innesto, durante la quale la frizione porta progressivamente in rotazione il carico. La frequenza degli avviamenti e la durata del ciclo di lavoro contribuiscono a definire le sollecitazioni termiche del gruppo.

Nelle frizioni multidisco in bagno d’olio, la selezione dei materiali d’attrito deve essere valutata insieme alla lubrificazione e al raffreddamento. Un dimensionamento coerente con l’applicazione contribuisce a limitare l’usura e a mantenere prestazioni affidabili anche negli impieghi gravosi.

Homberger supporta la selezione dei componenti in funzione delle esigenze applicative, considerando sia i requisiti della trasmissione sia le condizioni effettive di utilizzo della presa di forza.

Prese di forza dei trattori: i parametri da valutare

PTO autocostruite o acquistate sul mercato:

Spesso i produttori dei veicoli agricoli possono scegliere se progettare e costruire internamente la presa di forza o comprarla da aziende specializzate in questo tipo di componenti.

Per una valutazione della convenienza di una di queste opzioni occorre considerare attentamente tutte le implicazioni.

A prima vista la scelta dell’autoproduzione sembra comportare un risparmio in termini economici.

Per poter tuttavia fare una valutazione corretta occorre considerare, oltre al puro costo di produzione dei singoli componenti, anche:

• Costi di progettazione, sviluppo e test
• Tempo necessario alla produzione dei componenti e al loro assemblaggio
• Impiego di risorse (umane e non) per la produzione che potrebbero essere impiegate altrimenti
• Costo degli scarti in termini di tempo e costo materiali
• Tempi per test e controllo qualità
• Responsabilità in caso di difettosità

Considerando tutti questi fattori è più verosimile che la differenza di costo tra “autocostruzione” e acquisto sul mercato non sia poi così marcata e che l’acquisto del prodotto finito possa essere, in qualche caso, addirittura conveniente.

Domande frequenti sulle prese di forza dei trattori

Che cosa significa PTO nei trattori?

PTO significa Power Take-Off, ossia presa di forza. È il sistema che permette di trasferire potenza meccanica dal motore del trattore a un’attrezzatura esterna, come una falciatrice, una pressa per foraggio o una pompa.

Qual è la differenza tra una presa di forza a 540 e una a 1.000 giri/min?

Cambia il regime di rotazione dell’albero di uscita. La velocità da utilizzare dipende dalle specifiche dell’attrezzatura collegata: 540 e 1.000 giri/min non sono intercambiabili liberamente. Occorre verificare anche la compatibilità dell’attacco e della trasmissione.

Che cosa indica la modalità 540E?

La modalità 540E, quando disponibile, permette di ottenere 540 giri/min alla presa di forza con un regime motore inferiore rispetto alla modalità standard. È destinata a lavorazioni compatibili con la potenza disponibile in questa configurazione, secondo le indicazioni del costruttore.

A cosa serve la presa di forza frontale?

La presa di forza frontale aziona attrezzature installate anteriormente al trattore. Svolge la stessa funzione di trasferimento della potenza della PTO posteriore, ma presenta specifici requisiti di installazione, collegamento e compatibilità con la macchina operatrice.

Qual è il ruolo della frizione nella PTO?

Nelle configurazioni dotate di frizione dedicata, questa permette di innestare e disinnestare la trasmissione del moto verso l’attrezzatura. Durante l’avviamento gestisce il trasferimento della coppia necessario a portare in rotazione il carico.

Come si sceglie il materiale dei dischi frizione?

La scelta tra rivestimenti sinterizzati e in carta dipende dalle condizioni operative, dal lubrificante e dalle caratteristiche d’attrito richieste. Devono essere considerati anche frequenza degli innesti, sollecitazioni termiche e resistenza all’usura.

Le prese di forza richiedono manutenzione?

Gli interventi dipendono dalla configurazione e dalle prescrizioni del costruttore. Possono comprendere controlli del lubrificante, sostituzione di olio e filtri e verifiche sui componenti collegati. Una lunga durata prevista non implica automaticamente l’assenza di manutenzione.