L’albero cardanico è una macchina, dotata di Dichiarazione di Conformità CE, di un Manuale d’Uso e Manutenzione, di pittogrammi e di eventuali accessori e di sistemi di protezione necessari per ridurre la possibilità di incidente. L’albero cardanico deve quindi essere considerato come una macchina a se stante e deve essere mantenuto e utilizzato in conformità a quanto previsto dal costruttore.
La funzione dell’albero cardanico è quella di trasmettere il moto proveniente dalla trattrice fino alla macchina operatrice, consentendo contemporaneamente il libero movimento nello spazio di entrambe, rendendo possibile eseguire curve, sollevamenti, abbassamenti e piccole correzioni di allontanamento e di avvicinamento.
Componenti principali
I componenti principali dell’albero cardanico consentono un sicuro collegamento e un funzionamento duraturo nel tempo, con interventi di manutenzione ridotti ed elevati standard di sicurezza.
Il collegamento dell’albero cardanico al codolino della presa di potenza della trattrice o della macchina operatrice avviene tramite i sistemi di aggancio, che possono essere di diverso tipo in base alle esigenze di utilizzo e di ergonomia. Vediamo i principali.
- A scatto, tenuti in posizione tramite una molla precaricata e azionati dalla pressione del dito dell’operatore, consentono un aggancio automatico dell’albero cardanico al codolino scanalato e uno sgancio facilitato grazie alla presenza di un pulsante da azionare solitamente con la pressione del dito pollice della mano che sorregge l’albero cardanico stesso.
- A ghiera, comandata dalla mano dell’operatore tramite un movimento di rotazione o di trazione verso la crociera dell’albero cardanico stesso, consente anche in questo senso un aggancio automatico dell’albero cardanico al codolino scanalato, richiedendo un movimento di rotazione o di trazione della ghiera per consentirne lo scollegamento.
- A bullone con dado autobloccante, azionato tramite un utensile sia in fase di aggancio sia in fase di sgancio dal codolino scanalato: in questo caso sia il fissaggio dell’albero cardanico sia il suo scollegamento devono avvenire utilizzando una chiave esagonale correttamente dimensionata in funzione del dado di blocco. Il collegamento avviene posizionando l’albero cardanico e fissando la sua posizione tramite il dado fornito in dotazione. Serrando energicamente il dado autobloccante si ottiene un montaggio dell’albero cardanico maggiormente preciso, reso possibile dalla stretta che la crociera dell’albero stesso esercita sul codolino scanalato. Grazie a questa particolarità, il collegamento tramite bullone di blocco consente una rotazione più equilibrata riducendo le vibrazioni innescate prevalentemente con l’utilizzo a 1000 rpm. Lo smontaggio, di conseguenza, è reso possibile solamente dalla rimozione del dado e del bullone, serrati al momento dell’accoppiamento. Il sistema di collegamento con bullone viene solitamente utilizzato in caso di alberi cardanici dotati di accessori, come ruote libere, frizioni o bulloni a frattura, destinando in questo modo l’albero cardanico ad una macchina agricola specifica, alla quale, grazie appunto al particolare sistema di collegamento, può rimanere solidale evitando smarrimenti o facili sostituzioni con altri alberi cardanici non dotati di accessori.
QUALCHE SCHEMA UTILE
Esempi di forcelle (1). Disegno tecnico di albero cardanico completo (2a). Disegno tecnico di giunto cardanico omocinetico grandangolare (2b). Indicazioni relative alla sovrapposizione delle cuffie (3a) e alle dimensioni delle cuffie (3b).
Il giunto cardanico
Il principale gruppo di componenti dell’albero cardanico, che consente effettivamente di compiere i movimenti per il quale questa macchina è stata progettata, è il giunto cardanico.
Tale componente può essere a sua volta suddiviso in diversi particolari: le forcelle, la crociera, i cuscinetti a rulli, gli organi di tenuta, gli elementi di trattenimento e le protezioni esterne.
- Le forcelle: sono i componenti che, assieme alla crociera, costituiscono il giunto cardanico. Hanno una forma a Y e, al termine delle due estremità parallele, vengono alloggiati i cuscinetti ai quali viene di conseguenza connessa la crociera. Al termine dell’estremità singola è presente il foro scanalato che consente l’inserimento dell’albero della presa di potenza, oppure il tubo telescopico, che vedremo più avanti nello specifico.
- La crociera: è l’elemento di giunzione delle forcelle, che consente il movimento sincrono delle stesse, costituendo il giunto cardanico nella sua completezza. La crociera è un componente monoblocco, a forma di +, che viene installato inserendo le estremità all’interno dei cuscinetti a rulli presenti al termine dei bracci delle forcelle.
- I cuscinetti a rulli: sono gli elementi posti tra la crociera e le forcelle. Consentono i normali movimenti e la trasmissione di grandi valori di potenza annullando gli attriti e la conseguente usura dei componenti. Sono gli elementi dell’albero cardanico che necessitano di maggiore manutenzione, con interventi di lubrificazione ed ingrassaggio con cadenza giornaliera (ogni 8 ore di utilizzo dell’albero). Il loro corretto funzionamento è fondamentale in quanto, durante il normale utilizzo, sono costantemente soggetti a grandi sollecitazioni e rotazioni.
- Gli organi di tenuta: sono gli elementi, solitamente plastici o gommosi, che consentono di mantenere il lubrificante iniettato durante le operazioni di manutenzione, a contatto con i cuscinetti a rulli per maggiore tempo. La loro presenza permette inoltre di ostacolare l’ingresso di polvere, di fango o di acqua all’interno dei cuscinetti, riducendo notevolmente l’usura.
- Gli elementi di trattenimento: sono elementi metallici che, grazie all’inserimento entro apposite scanalature, impediscono la fuoriuscita dei vari elementi dalla loro sede. La rimozione degli elementi di trattenimento consente lo smontaggio dell’albero cardanico per interventi di manutenzione o di sostituzione degli elementi difettosi.
- Tubi telescopici: sono innestati al lato singolo delle crociere e consentono l’accoppiamento dei due giunti cardanici ed il loro corretto allineamento. Il funzionamento dell’albero cardanico nel suo insieme è dato dai movimenti consentiti dai due giunti cardanici presenti alle estremità della macchina, ma anche dal loro allineamento che consente di annullare il fenomeno di accelerazione e ritardo tipico dell’utilizzo del giunto cardanico ad angoli di lavoro elevati. L’accoppiamento dei giunti cardanici tramite i tubi telescopici consente un adattamento in lunghezza della macchina, rendendo possibile l’avvicinamento e l’allontanamento della macchina operatrice rispetto alla trattrice che la aziona. Anche i tubi telescopici necessitano di manutenzione, i punti di contatto e di attrito devono infatti essere lubrificati per ridurre l’usura del metallo e la possibilità di grippaggio.
- Protezioni esterne: sono un componente fondamentale dell’albero cardanico, anche se non collabora al vero e proprio funzionamento della macchina. Le protezioni esterne sono infatti progettate per non replicare i movimenti di rotazione delle parti interne dell’albero cardanico, ma anzi, durante la rotazione tali componenti, tenuti fermi da apposite catenelle, rimangono fermi garantendo un grado di protezione dal contatto accidentale molto elevato.
Protezione esterna ferma
La protezione esterna ferma, rispetto all’albero interno in rotazione, svolge una duplice funzione: diminuire la possibilità di incidente a seguito di un contatto accidentale dell’operatore o del suo abbigliamento, che toccando un elemento non in movimento non può avvolgersi intrappolando la persona; accertamento immediato, da parte dell’operatore, che la protezione non è “grippata” rispetto agli organi interni in rotazione. Se la protezione fosse in rotazione, non sarebbe di fatto possibile accertarsi del fatto che, in caso di contatto, essa si possa liberamente fermare evitando il pericolosissimo effetto di trascinamento della persona attorno all’asse di rotazione. La protezione ferma, invece, proprio per questa particolarità, è obbligatoriamente libera di scorrere regolarmente attorno al supporto fissato alle parti in rotazione, offrendo una protezione efficace in caso di contatto accidentale. Le catenelle anti-rotazione, proprio per questo motivo, vengono progettate in modo da cedere ad un carico superiore a quello definito “di sicurezza”, rompendosi, consentendo alla protezione di entrare in rotazione e avvisando in questo modo del malfunzionamento. Una protezione in rotazione, quindi, è sinonimo di un non corretto funzionamento delle protezioni dell’albero cardanico, con conseguente potenziale pericolo per l’operatore e per terze persone.
Gli ultimi modelli di alberi cardanici immessi sul mercato sono dotati di una protezione con tubi telescopici scanalati, in grado di mantenere la protezione ferma con l’utilizzo di una sola catenella posta da un solo lato, limitando quindi la necessità di trovare il corretto punto di collegamento sia dal lato della trattrice che dal lato della macchina operatrice.
La nascita di attrezzature agricole azionate dalle trattrici, ha inevitabilmente portato alla necessità di poter disporre di un dispositivo in grado di trasmettere il moto rotatorio tra due assi non perfettamente in linea, e nello specifico, in posizioni non definibili e costantemente variabili. Le trattrici, infatti, sono dotate di un “codolino” scanalato, dal quale è possibile prelevare la potenza fornita dal motore sotto forma di movimento rotante. Analogamente, anche le macchine operatrici sono dotate di un codolino scanalato, il quale trascinato in una rotazione costante permette il movimento dei meccanismi di cui la macchina operatrice è dotata.
Durante il normale funzionamento in campo, sia le trattrici sia le macchine operatrici operano simultaneamente su un terreno normalmente accidentato e irregolare, che genera inevitabilmente continui cambi di posizione e di angolazione reciproca tra i due punti di connessione degli alberi cardanici.
Grazie alla loro particolare costruzione, la trasmissione del moto rotatorio può essere costante, anche in fase di sollevamento, abbassamento e cambiamento delle distanze tra la trattrice e le rispettive macchine operatrici.
