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di Romano Demaldè APPROFONDIMENTI Pressione fa sempre rima con prestazione Gli pneumatici devono assicurare al trattore una buona aderenza al suolo per permettergli di esercitare elevati sforzi di trazione, devono sopportare i rilevanti carichi delle operatrici, consentire una buona velocità di lavoro associata al comfort dell operatore e assicurare un limitato compattamento del terreno. La corretta pressione di gonfi aggio degli pneumatici è importante per ottimizzarne le prestazioni e per preservarli da usure anomale. Con una pressione insuffi ciente, infatti, le costolature si usurano rapidamente e in modo irregolare in corrispondenza delle spalle, mentre se la pressione è eccessiva le costolature trasmettono sulle parti Il gonfiaggio degli pneumatici è fondamentale per aumentarne le performance ed evitarne l usura precoce esterne un minor carico e hanno un usura più rapida e irregolare nella mezzeria dello pneumatico. In questa nota ci occupiamo del volume d aria, del carico massimo, dell area d impronta e del compattamento degli pneumatici agricoli in relazione alla loro pressione di gonfi aggio. Volume d aria Un parametro importante, non fornito da tutte le case produttrici di pneumatici nella documentazione tecnica, è il volume d aria contenuto all interno dello pneumatico, utile, innanzitutto, per determinare la capacità di carico e l entità dell eventuale zavorratura solida o liquida applicabile. Infatti, quanto maggiore è il volume d aria disponibile all interno dello TABELLA 1 - VOLUMI D ARIA PER ALCUNI PNEUMATICI POSTERIORI DI TRATTORE PNEUMATICI POSTERIORI VOLUME D ARIA (dm 3 ) 5/85 R 38 677,64 65/65 R 38 6,59 46/85 R 38 511,7 58/7 R 38 557,12 6/7 R 38 649,62 7/7 R 38 89,26 46/85 R 42 549,35 5/85 R 42 726,57 65/65 R 42 655,29 6/7 R 42 696,79 38/85 R 46 383,53 46/85 R 46 587,64 La corretta pressione degli pneumatici ne migliora le prestazioni e influisce positivamente sulle operazioni colturali di tutto il cantiere di lavoro MAD 5 Maggio 11 43 11 Copyright Edizioni L Informatore Agrario S.r.l.
MAD 5 Maggio 11 COME CALCOLARE IL VOLUME D ARIA Il volume d aria di uno pneumatico si ricava facendo riferimento ad un anello circolare di raggio r (in pratica pari a metà dell altezza del fi anco dello pneumatico) sotteso dal raggio R dato questo ultimo dalla somma del raggio di calettamento del cerchio e del raggio dell anello r. Le grandezze necessarie per la determinazione del volume d aria di uno pneumatico pneumatico tanto più alto è, a parità di pressione di gonfi aggio, il carico sopportabile e la massa di zavorramento liquida (al massimo il 75% del volume totale) applicabile. Il volume d aria può essere ricavato, con una leggera sovrastima di circa il 2% e la formula è pubblicata nel In formula il volume d aria Va, esprimendo le grandezze in dm, è dato da: Va = π r 2 2 π R (dm 3 ) A titolo d esempio lo pneumatico marcato 6/65 R 34 avendo: r = 1,95 dm (6,65/2); R = 6,27 dm (34 25,4 = 863,6:2 = 4,32 dm = 4,32 + 1,95), disporrà di un Va = 3,14 1,952 6,28 6,27 = 47 dm³ o litri. Su tutti gli pneumatici sono riportate alcune informazioni obbligatorie tra cui l indice di carico e il codice di velocità. Per questo pneumatico l indice di carico 1 corrisponde a 1.9 kg ed esprime il carico massimo sopportabile dallo stesso a 4 km/ora e a 1,6 bar di pressione. Il codice di velocità A8 corrisponde a una velocità massima consentita di 4 km/ora riquadro di questa pagina. Dalla tabella 1 della pagina precedente si evince che, a parità di rapporto di forma o di aspetto (altezza della sezione/larghezza pneumatico) e di diametro di calettamento, il volume d aria aumenta all aumentare della larghezza del battistrada (per esempio, passando dallo pneumatico 58/7R38 al 7/7R38 il volume d aria aumenta di ben il 59,8%). Grafico 1 - Area di contatto con il suolo Sezione mediana impronta Pressione:,6 bar Pressione: 1,6 bar Area di contatto: 2.51 cm 2 4 Area di contatto: 3.853 cm 2 Una buona area di contatto con il suolo riduce lo slittamento dello pneumatico comportando risparmio di tempo ed energia. (Fonte: Trelleborg TM 8 65/65R38) 44 Larghezza area di contatto (cm) 4 Larghezza area di contatto (cm) Negli pneumatici con rapporto di forma minore di,7 si può arrivare a pressioni minime di gonfiaggio dell ordine di,4-,5 bar pur in presenza di carichi abbastanza elevati: per esempio, se un determinato pneumatico gonfi ato a 1,5 bar, alla velocità di 4 km/ora ha una capacità di carico di 3.7 kg, a,8 bar e alla stessa velocità potrà essere caricato con non più di 2.47 kg ( 33,24%), mentre riducendo a km/ora la velocità di carico è di 3. kg (tabella 2). Carico massimo Il carico massimo (ovvero l Indice di carico) o Load Index (LI) di uno pneumatico è indicato nella marcatura stampigliata sul fi anco da convertire in kg mediante apposita tabella. Tale valore non è costante ma varia in funzione della velocità di rotazione e della pressione di gonfi aggio. Il riferimento standard è a 4 km/ora alla pressione di 1,6 bar (tabella n. 2 sulla capacità di carico a pagina 45). A parità di pneumatico e di velocità, al raddoppiarsi della pressione la capacità di carico aumenta, in media, di circa 1,6-1,7 volte. Le più elevate capacità di carico sono ottenute a bassa velocità e a elevate pressioni e viceversa quelle minime. Lo scarto tra i due valori, a parità di caratteristiche, è di norma superiore al 5%. Area d impronta L evoluzione degli pneumatici verso soluzioni a base larga ha permesso di passare da un rapporto di forma di,8 per i modelli convenzionali a,7-,65 nei modelli ad alta deformabilità, fi no a valori inferiori a,6 per quelli ad elevato galleggiamento (terra tyre). In questo modo la superfi cie di impronta è aumentata del -5% e il volume d aria sino a 1,8 volte quello di uno pneumatico tradizionale a tutto vantaggio dell aderenza e del ridotto compattamento. L area di impronta quindi varia in funzione delle caratteristiche geometriche dello pneumatico (per quelli standard corrisponde a circa ¼ del prodotto della sezione per il diametro), ma soprattutto del carico gravante sullo stesso e dell umidità del terreno secondo una proporzionalità 11 Copyright Edizioni L Informatore Agrario S.r.l.
diretta con la superfi cie di contatto ed una proporzionalità inversa con la pressione di gonfiaggio. Importante infatti è attenersi alle pressioni indicate dal costruttore. Pressioni superiori a quelle corrette possono portare a riduzioni dell area di contatto fi no al -25% (vedi tabella 3 a fi anco). Aumentando, con il diminuire della pressione di gonfi aggio, la superficie di appoggio dello pneumatico al terreno aumenta anche, a parità di altre caratteristiche, il coefficiente di aderenza e quindi la capacità di trazione e si riducono lo slittamento e le dissipazioni di energia. Per aumentare sia il coefficiente di aderenza, sia la superficie di appoggio al terreno, in modo da diminuire la pressione specifica esercitata su di esso, sono oggi utilizzati gli pneumatici a carcassa radiale e a bassa pressione. Compattamento Il compattamento, causato dal ripetuto passaggio delle macchine motrici e operatrici, riduce il suolo a un progressivo schiacciamento con conseguente diminuzione del volume, alterazione della struttura e dei processi fi sico-biologici nonché riduzione delle produzioni. La pressione di gonfiaggio degli pneumatici determina sul terreno un carico che è, di media, dal al % superiore al valore di tale pressione (dipende dal coeffi ciente di rigidità dello pneumatico). La pressione di impronta al suolo di uno pneumatico è un parametro importante perché rappresenta il carico che si applica sull unità di superfi cie ovvero esprime il rapporto tra massa e superficie di contatto. Questo signifi ca che a parità di superfi cie di impronta, ad un maggior peso corrisponde una più alta pressione. Parallelamente, con pneumatici deformabili (a carcassa radiale), l aumento del carico alla stessa pressione determinerà una maggiore impronta senza modifi care la pressione di contatto al suolo. Giocare sulla pressione di gonfi aggio è una strategia sicuramente valida soprattutto per gli effetti positivi che si ottengono negli strati superficiali del terreno, mentre una sostanziale riduzione della massa del complesso trattore-attrezzatura è il sistema più semplice, effi ciente TABELLA 2 - CAPACITÀ DI CARICO (KG) DELLO PNEUMATICO 5/85 R 38 155 A8 (152 B) (Fonte: Continental) TABELLA 3 - RIDUZIONE PERCENTUALE DELL AREA DI IMPRONTA IN FUNZIONE DELLA PRESSIONE DI UTILIZZO PRESSIONE NON CORRETTA (bar) PRESSIONE DI GONFIAGGIO (bar),6,8 1, 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 2, PERDITA DI AREA DI CONTATTO (%) VELOCITÀ (km/ora) 2.57 2.9 3.5 3. 3.37 3.55 5 2.47 2.8 3.17 3.35 3.5 3.7 3.875 4 2.26 2.64 3. 3.4 3.58 3.77 3.96 4.15 2.75 3. 3.67 4.1 4.35 4.58 4.8 5.4 5.8 1,6 23 15 12 5 1 1,4 22 14 4 1,2 19 11 7 1, 13 4,8 9,6 Pressione corretta (bar),6,8 1, 1,2 1,4 1,6 Esempio: se uno pneumatico va usato a una pressione di,8 bar ma scorrettamente viene gonfiato a 1,6 bar l area di contatto si riduce del 15%. Grafico 2 - Distribuzione della pressione al suolo 51 6 5 4 4 5 6 51 6 5 4 4 5 6 Scala valori: bassa moderata forte molto forte estremamente forte Pressione al suolo (N/mm 2 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 Distribuzione della pressione al suolo lungo la sezione mediana, con carico pneumatico di 3. kg gonfiato a 1,6 bar (sopra) e a,6 bar (sotto). (Fonte: Trelleborg TM 8 65/65R38) 11 21 31 41 11 21 31 41 Profondità (cm) Profondità (cm) MAD 5 Maggio 11 45 11 Copyright Edizioni L Informatore Agrario S.r.l.
Dopo aver controllato la pressione degli pneumatici è bene assicurarsi della corretta chiusura della valvola MAD 5 Maggio 11 46 TABELLA 4 - COSA SUCCEDE CON PRESSIONI DI GONFIAGGIO TROPPO ALTE O TROPPO BASSE? ed economico per ridurre la compattazione in profondità. La riduzione della pressione di gonfi aggio però comporta anche effetti negativi quali scarsa trattività in un terreno morbido e la riduzione della durata degli pneumatici qualora si raggiungano valori inferiori a 1 bar quando si circola su strada. L indicazione di massima da seguire è di usare in campo pneumatici di volume elevato a bassa pressione e con i fi anchi molto fl essibili, tenendo sempre presente che il compattamento superficiale dipende dalla pressione di impronta dello Schema di impianto di regolazione della pressione degli pneumatici con veicolo in movimento mediante distributori rotanti integrati nelle ruote. (Fonte: Fendt) PRESSIONE DI GONFIAGGIO elevata bassa Compattamento del suolo maggiore minore Aderenza minore maggiore Trattività: terreno asciutto/umido minore/maggiore maggiore/minore Comfort di marcia minore maggiore Usura battistrada: campo/strada minore/minore maggiore/maggiore Resistenza all avanzamento minore maggiore Resistenza alle forature minore maggiore Stabilità laterale maggiore minore pneumatico mentre quello profondo dal peso dell attrezzatura, dal tipo e dal tasso di umidità del terreno. In linea generale, oltre a usare la pressione minima possibile è importante impiegare trattori con il rapporto massa/potenza più contenuto e con masse ben distribuite sugli assi e lavorare alla maggior velocità possibile. Il grafico 2 (pagina 45) mostra le onde di pressione all interno della sezione del suolo, conseguenza del passaggio dello pneumatico e della sua impronta. I valori più alti di compattamento decrescono del 6-7% passando da una pressione di 1,6 a,6 bar. Regolazione della pressione in marcia Quando, per esigenze operative, occorre modificare la pressione di gonfiaggio degli pneumatici per esempio nei passaggi da campo a strada e viceversa è necessario portarsi presso l officina aziendale e intervenire mediante l apposito compressore munito di manometro. Per i trattori dotati di impianto pneumatico di frenatura l operazione può essere effettuata anche in campo ma comunque a macchina ferma. Oggi è possibile regolare la pressione anche durante la marcia del mezzo. Ciò avviene tramite distributori rotanti uno per ciascuna ruota sia del trattore sia dell attrezzatura ad esso collegata (rimorchio, carrobotte, ecc.), sia ancora della macchina semovente. Il sistema è alimentato da un compressore modifi cato e da un sistema di valvole proprio del veicolo. La pressione degli pneumatici, controllabile direttamente dal posto di guida, può essere aumentata di 1 bar in circa minuti. Per ridurla di 1 bar occorrono invece soltanto 2 minuti. Ciò consente di accelerare notevolmente i tempi di variazione della pressione rispetto ai sistemi che utilizzano il normale compressore d aria standard del veicolo. Romano Demaldè r.demalde@macchineagricoledomani.it 11 Copyright Edizioni L Informatore Agrario S.r.l.