Su molti veicoli commerciali e industriali, come autocarri con gru, ribaltabili, autospurghi e mezzi per la movimentazione, la pompa oleodinamica non ha un motore dedicato. La potenza necessaria viene prelevata direttamente dal motore o dal cambio del veicolo.
Il componente che rende possibile questo collegamento è la presa di forza, spesso indicata con la sigla PTO (Power Take-Off).
Anche se lavora in una posizione poco visibile, la presa di forza è un elemento fondamentale dell’impianto. Se non è scelta, installata e mantenuta correttamente, può compromettere le prestazioni della pompa e di tutto il circuito oleodinamico.
Cos’è una presa di forza?
La presa di forza è un dispositivo meccanico che trasferisce una parte della potenza del motore del veicolo a un’utenza esterna, in questo caso una pompa oleodinamica.
Quando viene inserita, la presa di forza mette in rotazione la pompa. La pompa genera il flusso di olio necessario ad alimentare cilindri, gru, stabilizzatori, verricelli e altri attuatori. Quando viene disinserita, la pompa smette di ruotare e l’impianto resta a riposo.
Come funziona una presa di forza?
Il principio di funzionamento è semplice. Un ingranaggio interno alla presa di forza si collega a un organo in rotazione del veicolo, generalmente il cambio. Quando la presa viene inserita, il movimento viene trasmesso a un albero di uscita.
A questo albero viene collegata la pompa oleodinamica, in due modi:
- direttamente, tramite flangia di accoppiamento
- indirettamente, tramite albero di trasmissione (cardano)
Il collegamento può essere azionato in modi diversi: comando meccanico, pneumatico, elettropneumatico o elettrico, a seconda del veicolo e dell’applicazione.
Quali tipologie di prese di forza esistono?
La scelta dipende dal veicolo, dal tipo di pompa e dall’impiego previsto.
1. Prese di forza da cambio
Sono le più diffuse. Vengono montate su un’apertura predisposta sul cambio del veicolo e prelevano il movimento da un ingranaggio interno.
Possono essere dipendenti dalla frizione, quando la presa funziona solo a frizione innestata, oppure indipendenti dalla frizione, quando può continuare a ruotare anche con il veicolo fermo e la frizione disinnestata. La seconda soluzione è spesso usata nelle applicazioni in cui l’impianto deve lavorare a mezzo fermo.
2. Prese di forza da motore
Prelevano il movimento direttamente dall’albero motore, in genere dalla parte anteriore o da un’apposita predisposizione. Sono adatte quando si richiedono potenze elevate o un funzionamento continuo, indipendente dal cambio.
3. Prese di forza da ripartitore o trasmissione
Vengono installate su altri organi della trasmissione, in base alla configurazione del veicolo e alla disponibilità di un punto di prelievo adeguato.
4. Sistemi di inserimento
Anche il sistema di comando è un elemento di scelta. Può essere:
- meccanico
- pneumatico
- elettropneumatico
- elettrico
Nei veicoli moderni l’inserimento è spesso gestito tramite un comando elettrico o pneumatico, a volte collegato a consensi di sicurezza del veicolo.
Come si sceglie la presa di forza corretta?
La presa di forza deve essere compatibile sia con il veicolo sia con la pompa. Nella scelta è importante considerare diversi aspetti.
1. Compatibilità con il cambio o il motore
Ogni veicolo prevede specifiche predisposizioni. La presa deve essere adatta al modello di cambio o al punto di prelievo disponibile.
2. Rapporto di trasmissione
Il rapporto determina la velocità di rotazione della pompa rispetto al regime del motore. Un rapporto non adeguato può portare la pompa a girare troppo lentamente, con portata insufficiente, oppure troppo velocemente, con rischio di cavitazione e usura.
3. Coppia e potenza trasmissibili
La presa di forza deve poter trasmettere la coppia richiesta dalla pompa alla pressione di lavoro. Per una stima indicativa, la potenza idraulica necessaria si calcola con la formula:
P (kW) = Q (l/min) × p (bar) / (600 × η)
dove Q è la portata, p la pressione e η il rendimento complessivo della pompa. Il valore ottenuto va confrontato con i dati del costruttore della presa di forza.
4. Senso di rotazione
Il senso di rotazione dell’albero di uscita deve essere compatibile con quello della pompa. Un errore in questa fase può danneggiare la pompa fin dal primo avviamento.
5. Tipo di attacco
La pompa può essere montata direttamente sulla presa oppure collegata tramite cardano. La scelta influisce sugli ingombri, sugli allineamenti e sulle sollecitazioni meccaniche.
6. Tipo di utilizzo
Un impiego occasionale non ha le stesse esigenze di un utilizzo prolungato o intensivo. La presa di forza deve essere adatta al ciclo di lavoro previsto.
Quali sono i problemi più comuni delle prese di forza?
Un malfunzionamento della presa di forza può essere scambiato per un problema della pompa o dell’impianto oleodinamico. Per questo è utile riconoscerne i sintomi.
Mancato inserimento
La presa non si innesta o non trasmette il movimento. Le cause possono riguardare il comando di inserimento, l’elettrovalvola pneumatica, il circuito dell’aria, i consensi elettrici del veicolo o l’usura interna.
Rumorosità anomala
Un rumore metallico o un ronzio marcato possono indicare giochi eccessivi, usura degli ingranaggi, lubrificazione insufficiente o un disallineamento tra presa e pompa.
Vibrazioni
Le vibrazioni sono spesso legate a un cardano non equilibrato, a un montaggio non corretto o a supporti non adeguati. Se trascurate, possono danneggiare cuscinetti e tenute.
Perdite d’olio
Una perdita in corrispondenza della presa di forza può derivare da guarnizioni deteriorate, tenute usurate o serraggi non corretti. Poiché la presa è collegata al cambio, il problema può riguardare anche la lubrificazione della trasmissione.
Surriscaldamento
Un utilizzo continuativo oltre i limiti previsti, una lubrificazione carente o un carico troppo elevato possono provocare un aumento anomalo della temperatura.
Mancato disinnesto
La presa resta inserita anche quando il comando è disattivato. Il problema può dipendere da un comando bloccato, da un componente meccanico usurato o da un guasto nel sistema di inserimento.
Prese di forza e sicurezza
Un inserimento involontario o un funzionamento non controllato della presa di forza possono creare situazioni di rischio. Per questo molti sistemi prevedono:
- segnalazione dello stato della presa (inserita / disinserita)
- consensi legati al freno di stazionamento o alla marcia
- logiche di inserimento gestite elettronicamente
- disinserimento automatico in determinate condizioni
Queste logiche dipendono dal veicolo e dall’allestimento. Ogni intervento deve quindi rispettare le indicazioni del costruttore.
Manutenzione delle prese di forza
Un controllo periodico permette di individuare per tempo eventuali anomalie. Durante la manutenzione è utile verificare:
- presenza di perdite d’olio
- livello e condizioni dell’olio del cambio
- rumorosità e vibrazioni durante il funzionamento
- stato del cardano e dei relativi giunti
- serraggio di flange, viti e supporti
- stato del comando di inserimento
- funzionamento dei consensi e delle segnalazioni
- allineamento tra presa di forza e pompa
Un’anomalia rilevata in fase iniziale è quasi sempre più semplice e meno costosa da risolvere rispetto a un guasto che ha già coinvolto pompa o cambio.
Domande frequenti sulle prese di forza
Come si calcola il rapporto di trasmissione corretto per una presa di forza?
Il rapporto si determina in base al regime di rotazione richiesto dalla pompa e al regime motore previsto durante il lavoro, verificando che la velocità in uscita rientri nel campo indicato dal costruttore della pompa.
I dati di riferimento vanno sempre presi dalle tabelle tecniche del produttore della presa di forza.
Presa di forza che perde olio dal cambio: è sempre un problema della PTO?
Non necessariamente. La perdita può dipendere dalla guarnizione della presa stessa, ma anche da un livello olio del cambio troppo alto, da uno sfiato ostruito o da una tenuta del cambio già compromessa. È quindi utile verificare l’origine esatta prima di intervenire sulla presa di forza.
Perché la presa di forza si disinserisce da sola durante il lavoro?
Le cause più frequenti sono un consenso elettrico o pneumatico che si interrompe, un comando non ben posizionato, un problema nel circuito dell’aria o un componente interno usurato che non mantiene l’innesto sotto carico. La diagnosi va fatta seguendo lo schema di comando specifico del veicolo.
Come si distingue un problema della presa di forza da un problema della pompa?
Un buon indicatore è verificare se la presa di forza ruota regolarmente quando inserita: se il movimento arriva correttamente alla pompa ma il circuito non risponde, il problema è più probabilmente della pompa o del resto dell’impianto.
Se invece la presa non trasmette il movimento o lo trasmette in modo irregolare, il problema è a monte.
Tutte le prese di forza sono intercambiabili tra cambi dello stesso modello?
No. Anche a parità di modello di cambio possono esistere versioni diverse dell’apertura predisposta, del numero di denti dell’ingranaggio o della flangia di uscita. La compatibilità va sempre verificata sui codici e sulle tabelle del costruttore, non solo sul modello del cambio.
