Comfort di guida: ridurre le vibrazioni

Dalla semplice molla a U del sedile alle sospensioni indipendenti dell'asse anteriore, il progresso tecnico ha fatto miracoli in tema di vibrazioni sui trattori agricoli, a tutto vantaggio del comfort e della salute del conducente. Sistemi di ammortizzazione delle vibrazioni intervengono a livello di sedile, di cabina e di asse anteriore

La maggior attenzione alla sicurezza e al comfort nel lavoro agricolo si è concretizzata per quanto riguarda il macchinario, in particolare il trattore, in una notevole evoluzione tecnica del posto di guida. Le migliorie sono state primariamente introdotte sui trattori di elevata potenza, sia per motivi economici (i costi di queste migliorie erano percentualmente meno impattanti) che  dimensionali (nei piccoli trattori è spesso difficile installare dispositivi non strettamente necessari), per poi essere progressivamente estese a quelli della fascia medio-bassa, anche per l’entrata in vigore delle recenti normative che hanno imposto limiti molto stringenti.

Dal punto di vista del comfort (ma anche della sicurezza, dato che si tratta di realtà strettamente interconnesse) il rischio principale è senza dubbio rappresentato da due cosiddetti agenti fisici, ovvero vibrazioni e rumore. Se quest’ultimo è un problema ormai praticamente risolto, almeno per i trattori dotati di cabina, le vibrazioni trasmesse al conducente sono ancora a livelli elevati, spesso oltre i limiti stabiliti (vedi box).

 

La sospensione del sedile

In considerazione della tipica assenza di dispositivi di sospensione applicati direttamente alle ruote, per limitare il carico vibrazionale a carico dell’operatore sui trattori agricoli (anche quelli più datati) è prassi comune installare un sedile dotato di sospensione. I primi sedili di questo tipo erano dotati di dispositivi elementari, come la classica molla a U, oppure dei parallelogrammi ad X completati da una molla a spirale interna, regolabile nella sua precompressione in modo da assorbire parte delle vibrazioni trasmesse dalla macchina.

I sedili più moderni sono invece normalmente dotati di sospensioni meccanico-idrauliche o pneumatiche. In entrambi i casi è sempre presente un parallelogramma con il quale si può talvolta regolare anche l’altezza della seduta. Le differenze riguardano il dispositivo di ammortizzazione: nel primo caso si tratta di un cilindretto idraulico, regolabile tramite una piccola pompetta manuale. Il top, in tema di comfort, è però il sedile pneumatico: in questo caso è presente una camera d’aria, a pressione regolabile tramite un pulsante, in grado di ridurre al minimo il livello vibrazionale trasmesso al cuscino del sedile.

In tutti i casi, è però fondamentale che la regolazione della pressione o della rigidezza della molla sia effettuata in base alla massa dell’operatore: a tale scopo è spesso presente un indicatore, che può riportare il valore in kg (l’operatore può quindi regolare il tutto da terra, in base alla sua massa) oppure un indicatore “a semaforo” (e pertanto la regolazione deve essere effettuata con l’operatore seduto, portando l’indicatore nella zona verde).

L’evoluzione tecnica anche in questo caso ha subito di recente una decisa accelerazione, con la comparsa sul mercato di sedili a regolazione automatica dell’altezza di seduta e della rigidezza della sospensione in base alla massa del conducente, riscaldati, parzialmente girevoli, con supporto lombare pneumatico, ad inclinazione variabile oltreché dello schienale anche del cuscino, ma soprattutto con dispositivo di sospensione semi-attivo, in grado di smorzare in modo molto efficace le vibrazioni.

 

Sistema di sospensione per la cabina

Da sempre il collegamento della cabina (o della sola piattaforma) al corpo del trattore è stato oggetto di grandi attenzioni. L’elevato livello di vibrazioni ad alta frequenza può sollecitare oltremisura la sua struttura portante, provocando rotture a fatica. Per limitare questo problema (ma anche per evitare che la cabina si comporti da cassa di risonanza) da decenni la cabina è fissata al trattore tramite tamponi in gomma, definiti silent-block­. Più di recente, per ridurre ulteriormente le vibrazioni (in questo caso soprattutto quelle a bassa frequenza), anche sulle cabine sono stati installati dei dispositivi di sospensione. I più semplici sono quelli meccanici, composti da robuste molle con relativi smorzatori. L’evoluzione tecnica ha portato, come per l’asse anteriore, all’adozione di cilindri idraulici e accumulatori ad azoto, che hanno il vantaggio di poter essere facilmente regolati, anche dal posto di guida, per ciò che concerne la rigidezza. Anche in questo caso alcuni costruttori montano in alternativa sospensioni pneumatiche.

 

Dispositivo per l’asse anteriore

Oltre al contributo offerto dagli pneumatici e dalla sospensione di sedile e cabina, per il miglioramento del comfort vibrazionale dell’operatore da qualche tempo si è aggiunta anche la sospensione dell’asse anteriore, montata inizialmente soprattutto per ridurre drasticamente il beccheggio, ovvero il tipico saltellamento che si instaura quando si viaggia con il trattore ad alta velocità, e che rende talvolta difficoltoso il controllo del veicolo. Si tratta di un fenomeno favorito principalmente dalla non perfetta rotondità del cerchione e dello pneumatico: quando la frequenza di rotolamento si avvicina alla frequenza di risonanza dell’intero trattore (e ciò avviene spesso intorno a 38-42 km/h), le piccole sconnessioni della strada sono pericolosamente amplificate, incidendo significativamente sulla sicurezza di  guida. Dal punto di vista concettuale, la sospensione è semplice, essendo l’asse incernierato al corpo macchina tramite uno o due cilindri idraulici. Il relativo circuito è dotato di uno o più accumulatori a gas, in grado di ammortizzare e limitare l’escursione dello stelo, variando il volume della camera ad azoto. In realtà, dal punto di vista costruttivo il circuito descritto può essere molto più complesso.

Per eseguire lavori di precisione è di solito possibile bloccare la sospensione; in tal caso, quasi tutti i costruttori prevedono il rientro completo dei cilindri, portando così l’asse anteriore a contatto con il corpo macchina, a tutto vantaggio di una più elevata stabilità, e in definitiva un miglior controllo del mezzo. Altre soluzioni costruttive prevedono il montaggio di un unico cilindro, che può essere collocato lateralmente o centralmente; in quest’ultimo caso è spesso presente anche una costruzione a quadrilatero articolato, che aumenta la precisione di controllo del dispositivo.

Un’interessante evoluzione tecnica molto recente è l’asse anteriore ammortizzato a ruote indipendenti, di derivazione automobilistica. In tal caso, sono presenti due semiassi indipendenti, con ogni ruota collegata al corpo trattore tramite un parallelogramma articolato e un cilindro idraulico. Questa configurazione comporta diversi vantaggi, tra cui il più evidente è sicuramente relativo all’angolo di sterzo. Un asse tradizionale, anche se sospeso, è incernierato in un unico punto centrale; durante il suo normale basculamento, la ruota si avvicina al cofano motore, riducendo giocoforza l’angolo di sterzata, per evitare inconvenienti funzionali. Viceversa, la suddivisione fisica dell’asse in due parti permette invece un’escursione della ruota praticamente verticale, con l’angolo di sterzo che non varia qualunque sia la situazione di guida. Inoltre, la sospensione lavora su quattro punti, migliorando la stabilità del trattore grazie all’impianto idropneumatico che agisce anche come anti-rollio, essendo di fatto una molla a rigidezza variabile grazie alla modulazione della pressione dell’olio.

Alcuni costruttori hanno invece optato per l’applicazione di sospensioni pneumatiche, del tutto simili a quelle montate ad esempio sugli autocarri. Il loro funzionamento è del tutto simile alle sospensioni idrauliche, ma operano molto meglio alle basse temperature, perché in tal caso la viscosità dell’olio ridurrebbe notevolmente la capacità di assorbimento delle oscillazioni.

La normativa sulle vibrazioni

 

Il riferimento generale è l’ormai noto D.Lgs. 81/08, definito anche Testo Unico sulla Sicurezza sul Lavoro. Al titolo VIII sono indicate una serie di disposizioni sulla protezione dei lavoratori dai cosiddetti rischi fisici, rumore e vibrazioni inclusi. Per queste ultime, sono considerati due ambiti d’azione, mano-braccio e corpo intero. Le attrezzature agricole a conduzione manuale (tosaerba, motoseghe, utensili elettrici, etc.) sono oggetto di attenzione per l’ambito mano-braccio, mentre quello relativo al corpo intero hanno in generale un maggiore impatto sulle macchine semoventi, trattore in primis, dove cioè è presente un posto di guida. Il D.Lgs 81/08 indica nelle norme ISO 5349-1 e 2631-1 il riferimento tecnico per valutare il livello vibrazionale. In particolare, le vibrazioni al corpo intero sono misurate con dei sensori, gli accelerometri, di solito posizionati sul cuscino del sedile. I dati vengono rilevati su tre assi ortogonali tra loro; dopo che l’acquisitore li ha ponderati in base alla frequenza, alle misure provenienti dagli assi orizzontali viene applicata una maggiorazione del 40%, per tenere conto della maggior sensibilità del corpo umano. Il valore limite massimo, riferito all’accelerazione continua equivalente sulle 8 ore, è di 1,0 m/s², ma già per livelli oltre 0,5 m/s² (valore d’azione) il datore di lavoro deve mettere in atto misure finalizzate a diminuire l’esposizione dell’operatore.