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19 giugno 2018
Cis,prendeil via la sperimentazione di ExpertiseRoad Al via la fase di sperimentazione del programma “Expertise Road” di Confindustria e Federmanager E-R, che vede Cis, scuola per la gestione d’impresa di Unindustria, capofila regionale. Il piano, realizzato con il finanziamento di Fondirigenti, vuole far emergere i nuovi fabbisogni delle aziende in ottica Industria 4.0, per aggiornare i profili professionali più richiesti dalle imprese e innovare i programmi della formazione. Èterminato il ciclo di 9 focus group che hanno coinvolto 51opinion leader, tra cui le imprese reggiane: Argo Tractors, Dalter Alimentari, Elettric 80, Emak, Grissin Bon, Lombardini - Kohler, Rondine, Walvoil–Gruppo Interpump e Assoservizi, società di Unindustria che sviluppa servizi per l’amministrazione del personale. Al programma partecipano anche Business School Federmanager Academy e Fondazione Aldini Valeriani (Bologna), Nuova Didactica (Modena), Assoform Romagna e Il Sestante Romagna, Forpin (Piacenza), Cisita (Parma) e Centoform (Cento di Ferrara).
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22 giugno 2018
da fabbrico
alla germania
La Argo Tractors alla conquista del mercato tedesco Periodo di intensa attività per l’azienda reggiana Argo Tractors, che produce mezzi per il lavoro agricolo con i marchi Landini, Mc Cormick e Valpadana. In calendario alcune esibizioni sul campo per mostrare le doti dei trattori ma soprattutto appuntamenti di carattere internazionale. Ora è la volta della Germania, avvicinata lo scorso anno alla fiera Agritechnica di Hannover dove Argo Tractors ha conquistato il titolo di “Trattore dell’anno” nella categoria Utility con il suo McCormick X6,4 Vt Drive, catturando le attenzioni di Michael Piening, titolare della contoterzista Landwirtschaftliches Lohnunternehem che ha sede ad Adelheidsdorf, BassaSassonia. Un interesse del quale si colgono ora i primi risultati. Piening ha infatti approfondito l’esame delle caratteristiche dei mezzi dell’azienda soffermandosi in particolare sul McCormick X8 e successivamente ha deciso l’acquisto di un lotto di trattori dal concessionario locale Frankj Glockzin Kommunal und Motorgerate Vertriebs GmbH. In particolare cinque trattori McCormick X8.680 Vt Drive, insieme ad altri sei X7.670 Vt Drive che arricchiranno la flotta dell’azienda tedesca. La sottoscrizione dell’accordo è stato completa-
Morra, direttore della Corporate business di Argo Tractors, ed hanno potuto avvicinarsi alle linee di produzione degli stabilimenti produttivi dislocati fra Fabbrico e San Martino in Rio. Poi hanno testato alcuni trattori sulla pista prove dell’azienda reggiana ed hanno potuto ricevere immediatamente la consegna dei primi due mezzi X8 insieme ad una targa celebrativa. Colpisce in effetti l’interesse di specialisti del mercato tedesco. Per ammissione dello stesso Piening, sono piaciuti innanzi tutto l’aspetto estetico e il design complessivo, oltre naturalmente alle qualità tecnologiche e alle prestazioni dei trattori sperimentate attraverso prove pratiche in pesanti attività di trasporto, traino e lavorazione del terreno. «Per noi – ha precisato – conta che i trattori siano utilizzabili in tutto l’arco dell’anno e abbiamo avuto ottimi riscontri in termini di potenza e consumi di carburante». Nel consegnargli la targa e le chiavi dei primi due trattori, Morra non ha nascosto la soddisfazione per l’operazione che accredita Argo Tractors sul mercato tedesco, e si è augurato possa essere l’inizio di una (l.v.) lunga collaborazione.
ta personalmente da Piening, che ha guidato una delegazione in visita a Fabbrico. Gli ospiti sono stati ricevuti da Simone Morra, direttore della Corpora-
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La delegazione tedesca alla Argo Tractors per acquistare gli undici mezzi
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19/06/2018
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Organi di Trasmissi 1 giugno 2018
Franco Concli, M arco Bie t r e sat o , Sa n d r o Ca l l iga r o D I P C D P A tsronligedcaSMFCB K l b t n b n zvtsronligedcbaUTSONLFB Facoltà di Scienze e Tecnologie, Università Libera di Bolzano sronmiedbaVTC
Trasmissioni CVT ibride una possibilità per ottimizzare l'efficienza dei motori a combustione interna LA MASSIMIZZAZIONE DELL' EFFICIENZA GLOBALE DELLE MACCHINE È UN TEMA DI SEMPRE MAGGIORE CENTRALITÀ CHE INTERESSA IN PARTICOLARE LA PROGETTAZIONE DEI PROPULSORI E LA DOMANDA DI SISTEMI AD ELEVATA EFFICIENZA È IN COSTANTE AUMENTO IN OGNI SETTORE. INOLTRE, GLI STANDARD EURO/ TIER PER LA RIDUZIONE DELLE EMISSIONI INQUINANTI DEI VEICOLI STRADALI/ AGRICOLI RISPETTIVAMENTE, IMPONGONO UN MIGLIORAMENTO DELL' EFFICIENZA SIA DEI MOTORI, SIA DELLE TRASMISSIONI. PER QUESTO MOTIVO, LE RISORSE DEDICATE ALLA RICERCA IN TALE AMBITO SONO IN CONTINUO AUMENTO.
efficienza
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interna).
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Una possibile soluzione a questo problema è rappresentata dalle trasmissioni a variazione continua del rapporto di trasmissione ( Conti-
1200 ICE m a p
nuously Variable 1000
zyxwvutsrqponmlihgfedcbaVUTRQMIHGFEDCBA
800
600
400
200 -
100
150
200
250 300 o) [ rad/s] igF
- Mappa di efficienza di un motore a combustione interna in f unzione del regim e e della coppia erogata. (Fonte: Francesco Bottiglione, Tommaso Contursi, Angelo Gentile and Giacomo Mantriota, The Fuel Economy of Hybrid Buses: The Role of Ancillaries in Real Urban Driving, Energies 2014, 7(7), 4202- 4220; doi:10.3390/en7074202| .
Transmission,
CVT). Questi sistemi consentono
di di-
saccoppiare la velocitàdi rotazionedel motore da quella di avanzamento del veicolo(Figura 2). In particolare,le trasmissioniCVT, se ben progettate nel loro modo di funzionare, permettono al motorea combustione interna di operare sempre attorno al suo punto di lavoro ottimale, noto al costruttore del veicolo e caratterizzato dalla massima efficienza. Tra i più diffusi tipi di CVT vi sono: • i CVT diretti a cinghia metallica/catena; • i CVT indiretti idromeccanici; • i CVT indiretti elettromeccanici. I CVT a catena (Figura3a) funzionano variando lecirconferenze di avvolgimento delle catene sulle due pulegge e sono caratterizzatida un'efficienza molto contenuta, a causa delle elevate perdite per attrito relative allo strisciamento tra i loro componenti interni. riZVUTSRPONMLIHGFEDCBA
Fi g. 1
Q e'
eQ
yvutsrponmligedcbaVTRC
Velocità di guida, controllo
della velocità
inserito
Rapporto di trasmissione
Regime
motore
- Esemplificazione del principio di f unzionamento di una trasm issione CVT in una macchina agricola; f issata la velocità di avanzamento, il sistema adatta il rapporto di t rasm issione Fi g. 2
e il regim e del motore a seconda delle richieste di coppia. (Fonte: http:/ / www. valtra. it/ valtra- transmissions. aspx).
BRAZED IMPELLERFIN5 PROVI DESMAXIMUMSTRENGTH UNDER THE HARSHEST CONOITIONS S HIGHTOROUE TRANSFER
TORRINGTON THRUSr BEARINO PROVIDESMAXIMUM STRENGTH OVER STOCKPIASTIC BllShlNGS
REINFORCED BALANOED TURBINE HANOLES HIGHOUTPUT
Fi g . 3
MULTIPLE CLUTCH THREE TIMESTHETORQUE CAPACITY Of THEOEMUNIT BILLE7 STEEL FRONT COVER INCREASES STRENGTH £ PREVENTS CONVERTER BALLOONING
REINFORCEDHOUSING ONE-P1ECE STAMPFORGED STEEL LIO USESREINFORCED RIBSPOR STRUCTURA1 SUPPORT & ULTRA-HIGH TORQUE CAPACITY
In alto, CVT diretto a cinghia metallica/ catena; a sinistra, CVT indiretto idromeccanico (di tipo idrodinamico]
.
«i
i HARDENEDSTEEL HUB FORINCREASED STRENGTH S DURABILITY
CUSTOMDESIGNED STATOR (WITH ONEWAYSPRAG CLUTCH) TORQUE MULTIPLICATIOH TOSTALI SPEEO
REINFORCEDHUB FORHIGH TORQUE TRANSFER
CAMPINGSPRiNGS ALLOWS SMOOTH POWER TRANS!TION DURING LOCKUR OPTIMIZING YOUR AVAILABLE TÙROUE
ROUND CLUTCH TI PS OPTIWIZE FIT S CLUTCHPLATE WEAR
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zywvutsrqponmljihgfedcbaVUTSRQPONMLKIGFEDCBA RICERCA
I CVT idromeccanici (Figura 3b) possiedono al loro interno elementi meccanici e idraulici accoppiati coinvolti nella trasmissione del moto; essi sono però penalizzati dalla presenza di un circuito idraulico, che ha perdite interne piuttosto rilevanti. I tipici CVT elettromeccanici (Figura 4) garantiscono invece, tra tutte le trasmissioni ibride, il valore di efficienza maggiore, ma implicano l'utilizzo di sistemi di accumulo dell'energia (solitamente trattasi di batterie), che incidono significativamente sui costi e sul peso complessivo di queste soluzioni.
, MOB IL E SO L U T I O NS ' 600 SERIES
o
DC
/ • DC
AC • /
I veicoli puramente elettrici hanno molti vantaggi rispetto alle soluzioni tradizionali che montano un motore a combustione interna, che vanno dalla ridotta emissione acustica alla capacità intrinseca di adattare la velocità di marcia agendo solamente sulle grandezze elettriche di alimentazione del motore. Questo fatto, considerando anche l'elevato range operativo dei motori elettrici in termini di velocità di rotazione, permette di progettare soluzioni che non necessitino di un elemento, il cambio, che riscali la velocità del motore per adattarla a quella del veicolo. Diconseguenza, la complessità di suddetti veicoli è sicuramente inferiore a quella dei veicoli tradizionali equipaggiati invece con un ICE. I veicoli puramente elettrici, però, non hanno trovato ancora larga diffusione a causa degli elevati costi e della limitata autonomia che riescono a garantire. Negli anni sono stati fatti numerosi tentativi per sopperire a questi aspetti, anche se, allo stato attuale, non sembra ancora possibile escludere completamente il motore a combustione interna dalla linea di generazione della potenza necessaria alPautodislocamento del veicolo. Al contrario, il range utile di velocità di rotazione di un motore ICE (e in particolare il range di velocità nel quale la coppia ha valori sufficienti a movimentare l'intero veicolo) è relativamente ristretto rispetto ai sopra citati motori elettrici, per cui una trasmissione meccanica a più rapporti è strettamente necessaria. II numero finito di rapporti, per quanto negli anni sia cresciuto (si pensi alle automobili, da 4 a 5 e infine 6 marce avanti), fissa il regime operativo del motore a combustione interna data una velocità di avanza-
Auxiliary ELECTRIC drives M O T O R zyxvutsrponmlkihgedcbaWVTPGFEDCBA Whee l transmission
Trasmissioni CVT: vantaggi applicativi e tipologie
mento del veicolo. Dal punto di vista puramente teorico, solo un numero infinito di rappor-
DC
ti permetterebbe di superare questa limitazione, garantendo l'esistenza di un rapporto di trasmissione adatto a qualsiasi richiesta di coppia e velocità di avanzamento del veicolo. E questa è la motivazione che ha spinto i costruttori di veicoli a sviluppare le trasmissioni a rapConverter porto variabile (CVT). In base alla loro architettura, le trasmissioni a variazione continua posEngine _ Generator Battery pack sono essere suddivise in dirette ed indirette. Le CVT dirette permettono di variare in modo continuo il rapporto di Fig.4 - CVT indiretto elettromeccanico Bonfiglioli 600F per trasmissione grazie a più elementi posti in serie. Tutta la potenza fluiveicoli adibiti alla movimentazione dei materiali con coppie fino sce quindi nell'unico ramo presente, attraversando in maniera sequena 18000 Nm (Fonte: https:/ / www.bonfiglioli.it/ ). ziale i diversi componenti. La conversione della coppia e della velocità di rotazione dei vari organi può avvenire sfruttando principi meccaControllo Principio di nici, idraulici o elettrici (Tabella 1). del rapporto Applicazione Tipologia di CVT tsronmliedcaMIE trasmissione di tradizionale Al di là degli aspetti produttivi ed economici, la tipologia della trasmisdell'energia trasmissione sione spesso viene scelta in base alle sue prestazioni ed al livello di Forze di Diam et ro efficienza. Auto veic o l i Meccanica trazione, delle passeggeri Ad esempio, nelle trasmissioni CVT meccaniche (a cinghia metallica/ attrito pulegge catena), gli elevati strisciamenti fanno sì che anche l'efficienza di tale Auto veic o l i Pom p a Auto m at i co soluzione non sia particolarmente elevata. Inoltre, il loro utilizzo è fortepasseggeri Idrodinamica e turb in a in f un zio ne e veic o li idraulica del carico mente limitato dalla massima coppia trasmissibile. Per potenze elevada lavo ro te vengono solitamente preferite soluzioni basate su una conversione Pom p a Variazione Mac c h in a ri Idrostatica e m o t o re geom etric a idrodinamica (accoppiamento pompa- turbina idraulica) oppure idrom o b ili cilindrata idraulico statica (accoppiamento di pompa- motore idraulico, entrambi volumeFrequenze trici) nonostante questa abbia un'efficienza ancora minore rispetto alGeneratore | j della corrente In via di Elettrica e m o t ore o f lusso svilup p o la conversione di natura meccanica. elettrico m agnetico Questa tipologia viene spesso chiamata anche convertitore di coppia e ha trovato largo utilizzo nella trazione stradale (come innesto progresTabella 1: Principi fisici alla base delle differenti architetture di CVT sivo nei cambi automatici) e nelle macchine agricole. In generale, a (Fonte: Reinus, K., Resch, R., Continuously variable tractor transmissions (2005), ASAE Distinguished lecture 29, pp. 1- 37). vtsrponmligecaT causa delle elevate perdite interne e nonostante gli elevati costi, questo Bus
DC
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tipo di trasmissioniCVTdirette, vengono moltoraramenteapplicate per potenzesuperiori ai 50 kW in quanto non riesconoa garantireuna apprezzabileriduzione dei consumi di carburante nonostante lapossibilitàdi selezionareil migliore rapporto di trasmissione, essendo preponderante l'effetto delle perdite per scarsa efficienza. L'alternativa è rappresentata dalle soluzioni indirette, dette anche in cui, con l'utilizzodi rotismi planetari, la potenzaviene divisa in più percorsi (in ingleseil verbo \split\ significa infatti per poi esserericongiunta all'uscitadel sistemadi trasmissione, quindi in prossimità del punto di utilizzazione(adesempio, il differenzialedi un assale motore, Figura5). L'ideaalla base del principio di suddivisionedella potenza è relativamente semplice: la potenza in ingressoviene suddivisa tra un ramo in cui il rapporto di trasmissioneè fisso ed uno secondario, in cuiviene utilizzatauna soluzioneCVT diretta. Idue flussi sono poi riuniti prima dell'albero di uscita. Se la maggior parte della potenza viene trasmessa dal ramo meccanico a rapporto costante (caratterizzato da un'efficienza molto elevata, prossima a 1), le perdite del ramo CVT diretto, particolarmente significative quando questo è realizzatotramite soluzioni idrauliche (Figura 6 e 7), saranno molto contenute in termini assoluti, inquanto anche la potenza transitante attraverso di esso risulterà limitata. In questo modo, pur mantenendo un buon livelloglobale di efficienza, è possibile variare in modo anche significativo il rapporto globale di trasmissioneagendo solamentesul ramo CVT e quindi sulla ripartizione dei flussi di potenza (Figura6b e 8). Con riferimentoai differenti principi tecnologici impiegati nei due rami paralleli, questo tipo di trasmissioneviene molto spesso anche chiamata \ibrida\. Le due tipologie più diffuse di trasmissioneCVT indiretta (ibrida)sono le soluzioni idromeccaniche,largamenteutilizzate in particolarenel settore agricolofin dal 1995. In quell'anno,infatti, Fendtpresentò il primotrattore commercialeequipaggiatocon trasmissionea variazionecontinua (il Favorit926 Vario). Tre anni dopo fu la volta di Steyr (gruppo CNH) e, successivamente, di tutti gli altri costruttori di trattori, ciascuno con la propria architettura costruttiva caratteristica (Figura 9 e 10). vutrplifS
Input
'
M ech
Output
igF
. . CVT
Fig.
5 - Due differenti concetti di trasmissione CVT indiretta, caratterizzati dalla differente posizione del rotismo planetario o epicicloidale nella linea di trasmissione della potenza: a
sinistra il rotismo epicicloidale è utilizzato come sommatore (per la ricongiunzione dei f lussi di potenza] , a destra è invece utilizzato come divisore (per la suddivisione iniziale dei f lussi di potenza] . Notare che la stessa figura indica con \CVT\ un sottosistema a trasmissione variabile diretto. (Fonte: Kress, J.H., Hydrostatic power- splitting transmissions for wheeled vehicles - Classification and theory of operation (1968] SAE Technical Papers DOI: 10.4271/680549] ,
Cambio Vario -Ripartizione della potenzaNeglianni molti sono stati i tentativi, in differentiambiti, di ridurre i con100% meccanica sumi di combustibile e, di conseguenza, le emissioniinquinanti, e molto lavoroè ancora da fare intal senso.Nel settore del trasporto pubblico su gomma (bus), ad esempio, spesso vengono impiegatesoluzio25% ni elettromeccanicheche mirano a fare lavorareil motoretermico nel ^ ^^ Trasmissione m jccanica suo punto di lavoro ottimale. Questo deve coprire solamente il fabbisogno medio di energia. I pic75% 75% ^ ^ ^ ^ chi sono coperti da quellaaccumulata nelle batterie.Ad ogni ruotadel Trasmissione idraulica ^ ^ mezzoè collegato un piccolo motoreelettrico che prelevaenergiadalle batterie e assicura la trazione. Questotipo di soluzioneè molto efficiente ma al contempo anche molto costosae, soprattutto, non adat0 km/ h 7 km/h 22 km/h 32 km/ h ta alla diffusione su larga scala né tanto meno ad essere utilizzata in Velocità (avanti) nel 1° gruppo altri ambiti, dove le esigenze(in termini di coppia, in particolare)possono essere anche moltodifferenti. Fig. 6 - In alto, trasmissione CVT indiretta idromeccanica con Ad esempio, i trattori agricoli e i gatti delle nevi hanno un altro tipo di necessità,ovvero assicurarela continuitànellafornitura di coppiae po- rotismo epicicloidale di tipo \sommatore\ e componente CVT diretta (ramo superiore] realizzata tramite accoppiamento tra pompa tenza anche a bassissimevelocità ed elevaticarichi. e motore idraulico a pistoni assiali e cilindrata variabile Un cambio di marcia sotto carico, effettuato ad esempio con una (Fonte: Bosch Rexroth] ; in basso, ripartizione meccanica - idraulica al variare della velocità di avanzamento nella gamma 1 (Fonte: Fendt). trasmissione tradizionale manuale o automatica, implicherebbe zutrponmlihedcbaVROMIC
Sviluppi futuri
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zvutsronmligfedcbaUTSRNMLIFEDCBA RICERCA
Ram o
Ingress
o
Scission
e
meccanic
Unificazione
o
dei
Fig. 7 zywvutsrqponmlkihgfedcbaZXVTSRPONMLKJIHFEDCA - Trasmissione a variazione continua VT- Drive di Argo Tractors, sviluppata da ZF e installata su un t rattore McCormick
Fig. 8 - Flussi di potenza in una t rasm issione rotismo epicicloidale sommatore anche detto
X6.4 VT- drive
(Fonte:
(source
www.
argotractors.
c om]
da una parte idrostatica e da una meccanica: fino a 3- 4 km/ h in entram b i i sensi il g ruppo \puro\,
m entre
per velocità
superiori
. Il g ruppo
a basse velocità, lavora in idrostatico
la componente
combina progressivam ente con quella meccanica, assorbimenti di potenza (Fonte: www.mccormick.it]
Fig.
9 - Trasmissione
CVT Deutz
www.weeklytimesnow.com.au/ tractortransmissionsand-
Fahr
è composto
Agrotron
idrostatica
wheeled Technical
https:/
machine/ a- dummiesguide- tohow- they- get- the- power- down/ news-
ry/ 73ed4d56122186f8d9f226c3360c57a5]
J.H.,
vehicles Papers
Hydrostatic
power-
- Classification and DOI: 10.4271/680549]
CVT indiretta CVT ad input
splitting t heory ,
t ransm
con accoppiati.
issions
of operation
i
(1968]
f or SAE
si
minimizzando .
TTV (Fonte:
Kress,
ram
gli
/
Fig.
sto
semicingoli northamerica/
10 - Case
CVXDrive
installata
della serie Steiger en- us/ p roducts/
su t rattore (Fonte: tractors/
articolato
dotato
di
https:/ / www.caseih.com/ steigerseries] .
.
necessariamente una interruzione della coppia e della potenza alle tenzache in termini di efficienza. Restaperò ancora irrisolta la queruote (causatadall'aperturadella frizione),con elevati carichi dinamici stione legata alla autonomia per cui i motori a combustione interna rialla chiusuradella frizione e possibile arrestodella marcia del veicolo. mangono ancora oggi un elemento essenziale del sistema propulsiNell'ambitoagricolo i costruttori continuano a studiare nuove trasmisvo di qualsiasi veicolo. Le trasmissioniCVTdi nuova generazione,pesioni CVTcon logiche di funzionamento sempre più evolutefinalizzate rò, permettono non solodi ridurre le perdite della trasmissionestessa, a far fluire la potenza il più possibile nel ramo meccanico pur mantema, soprattutto, di migliorare quella del motore a combustione internendotutti i vantaggidi avereun ramo idrostaticoin parallelo.La conna, disaccoppiandone il regime di rotazionedalla velocità del veicolo. zutsrponmligfedcbaP seguenza di ciò è stata l'introduzionedi una serie di gamme di velocità anche nei cambi CVT,con punti di selezioneautomatica corrispondenti ai differenti compiti che un trattore può esserechiamato a svolgere (adesempio: lavorazionipesanti, medie, leggere,trasporti su strada). usonlicC Per approfondire il t ema dell'efficienza delle trasmissioni, o N
è possibile
Conclusioni I fabbisogni dei differenti settori hanno favoritoanni di ricerca che, con l'utilizzodi architetture molto differenti, hannopermesso di dare unarisposta efficace sia in termini di continuità dellatrasmissionedellapo-
contattare
gli autori:
Facoltà di Scienze e Tecnologie
della
Libera Università
Dr.- Ing. Franco Concli - Scuola di Dottorato Dr.- Ing. Marco Bietresato
- Scuola di Dottorato
Dr.- Ing. Sandro
sandro.calligaro@unibz.it
Calligaro,
di Bolzano
SET, franco.concli@unibz.it MEA, marco.bietresato@unibz.it
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28/06/2018
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