Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In der Pflanzenproduktion stehen heute leistungseffiziente Traktoren und Gro\u00dfmaschinen zur Verf\u00fcgung. Deren hohe Radlasten verbessern zwar die Traktionseffizienz, verdichten aber den Boden mit negativen Auswirkungen auf Pflanzenwachstum und Bodenwasserhaushalt.
\nDie Pflanzen wurzeln weniger tief, leiden in trockenen Jahren an Wassermangel und in regenreichen an Staun\u00e4sse. Verdichtete B\u00f6den f\u00f6rdern Erosion und Hochwasser. Denn Niederschl\u00e4ge versickern weniger schnell, flie\u00dfen deshalb in betr\u00e4chtlichem Ma\u00df oberfl\u00e4chlich ab und rei\u00dfen den Boden mit.
\nEin niedriger Reifendruck bewirkt durch das Anwachsen der Kontaktfl\u00e4che positive Effekte bei der Traktion durch Schlupfminderung und mit geringerer Bodenverdichtung g\u00fcnstigeres Pflanzenwachstum und bessere Regulierung des Wasserhaushaltes (Verdunstung und Speicherf\u00e4higkeit). Allerdings kann der Reifendruck nicht beliebig abgesenkt werden, ohne dass es zu Sch\u00e4den an den teuren Reifen kommt. Um die Bodenschonung zu f\u00f6rdern, ohne den Reifen bei \u00c4nderungen der dynamischen Radlast durch Reaktionskr\u00e4fte der Ger\u00e4te, Antriebsmoment und Hangeinfluss zu sch\u00e4digen, ist es folglich notwendig, den Reifeninnendruck kontinuierlich entsprechend der dynamisch auftretenden Lasten und Momente an die jeweiligen Einsatzbedingungen anzupassen.
\nMit dem Ziel, Reifendruckregelsysteme mit Sensoren zur Ermittlung der dynamischen Radlasten zu entwickeln und in den Markt zu bringen, sieht das Konsortium einen praktikablen Weg, negative Effekte auf den Boden abzumildern. Mit derartigen Systemen k\u00f6nnen die beschriebenen Bodenverdichtungen und die damit einhergehenden negativen Folgen f\u00fcr die Umwelt bei gleichzeitiger Gew\u00e4hrleistung sicherer Fahrten schwerer Landmaschinen auf der Stra\u00dfe reduziert werden \u0096 ohne Nachteile f\u00fcr die Lebensdauer Reifen. Die Lebensdauer kann sogar erh\u00f6ht werden, wenn kein Kompromissdruck mehr gefahren wird.
\nDer Antragsteller hat sich gemeinsam mit seinem Kooperationspartner das Ziel gesetzt, einen Radlastsensor in ein Reifendruckregelsystem zu integrieren. Im Rahmen des hier berichteten Vorprojektes wird die technisch-physikalische Machbarkeit des Konzeptansatzes \u00fcberpr\u00fcft. Im Fokus stehen Messverfahren, um innerhalb der Felge anhand deren Verformung unter Last auf die angreifenden Kr\u00e4fte schlie\u00dfen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDer Mangel an Sensoren erfordert eigene Untersuchungen zur Eignung verschiedener Sensorprinzipe. Aufgrund der einfachen Integrierbarkeit wurden Dehnungssensoren favorisiert. In einer ersten Arbeit wurden eigenentwickelte Dehnungsaufnehmer getestet. Diese werden an der Felge angeschraubt. In Fortf\u00fchrung des Gedankens wurde dann ein Messsystem zur \u00dcbermittlung der Messdaten aus dem drehenden Rad zusammen mit kommerziellen Dehnungssensoren der Fa. ME-Messsysteme beschafft und das linke Vorder- und Hinterrad eines Traktors damit ausger\u00fcstet.
\nBisherige Messungen an der Professur f\u00fcr Agrarsystemtechnik der TU Dresden verdeutlichten, dass die Felge trotz ihres einfachen Aufbaus ein komplexes Verformungsverhalten im Zusammenspiel mit den Reifen zeigt. Zum besseren Verst\u00e4ndnis der Felgenstruktur sind deshalb kontrollierbare Versuchsbedingungen von Vorteil.<\/p>\n
Folgendes systematisches Vorgehen erfolgte bei der Evaluierung von Sensorprinzipien:
\n1)\tMessungen im Pr\u00fcfstand
\n2)\tkontrollierte Messfahrten mit einem Traktor
\n3)\tMessungen bei der Feldarbeit
\nGrunds\u00e4tzlich kann sowohl die lokale Dehnung als auch die globale Verformung der Felge Informationen \u00fcber die Kr\u00e4fte enthalten.<\/p>\n
Als grunds\u00e4tzlich geeignet wurden folgende Messprinzipe ausgew\u00e4hlt, die aufgebaut werden sollen:
\n\u0095\tDirekt applizierte Dehnmesstreifen zur ungest\u00f6rten Erfassung der lokalen Dehnung
\n\u0095\tInduktive N\u00e4herungssensoren zur Messung der globalen Verformung der Felgen
\n relativ zum Fahrzeugrahmen
\n\u0095\tLaserabstandssensoren zur Bestimmung der globalen Verformung<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Das Projekt hat gezeigt, dass
\n\u0095\tstetige, langsame Ver\u00e4nderungen (z. B. Bef\u00fcllen oder Entleeren von Transportbeh\u00e4ltnissen) automatisch ber\u00fccksichtigt werden k\u00f6nnen und
\n\u0095\tmesstechnisch allerdings alles \u0084nur\u0093 auf Mittelwertbildung von mindestens 6 \u0096 8 Radumdrehungen (40 \u0096 50 m) darstellbar ist.
\n\u0095\tAns\u00e4tze zur Kompensation des Einflusses von Querkr\u00e4ften in der Praxis wurden noch nicht entwickelt. Deren St\u00f6rpotenzial ist gro\u00df. Sie m\u00fcssen kompensiert werden.
\n\u0095\tDie F\u00fclle an Daten und deren komplexen Zusammenh\u00e4nge mit den Zielgr\u00f6\u00dfen lassen die Chance vermuten, dass zuk\u00fcnftige Untersuchungen und Datenanalysen zu verbesserten Ergebnissen f\u00fchren.
\n\u0095\tUnter kontrollierten Bedingungen kann die Radlast mit folgendem Fehler gesch\u00e4tzt werden:
\n o\tohne Zugkraft: ~150 kg (einfache Standardabweichung, bei Sensorik ist mind. 2 s \u00fcblich \u00e0 300 kg)
\n o\tmit Zugkraft:\t ~ 300 kg (einfache Standardabweichung, bei 2 s \u00e0 600 kg)
\n\u0095\tMit Kenntnis des Raddrehwinkels kann die anliegende Zugkraft abgeleitet werden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Es muss festgestellt werden, dass noch weitere notwendige Untersuchungen und Entwicklungsarbeiten erforderlich sind:
\n\u0095\tAlle bisherigen Ergebnisse sind nur an einer konkreten Felge belegt. Der Nachweis der Verallgemeinerbarkeit steht noch aus und bedarf weiterer Untersuchungen.
\n\u0095\tAuf kurzzeitige gro\u00dfe Schwankungen, wie bei Wendevorg\u00e4ngen, kann sowohl das Messsystem als auch das Verstellsystem nicht reagieren. Hierzu sind mit noch zu entwickelnden \u0084vorausschauenden Algorithmen\u0093 besondere Betriebszust\u00e4nde zu erkennen und eine zus\u00e4tzliche Intelligenz zu integrieren.
\nDie Menge an gesammelten Daten ist nicht allumf\u00e4nglich ausgewertet. Sie bietet aber eine wertvolle Datengrundlage, um bei Auftauchen neuer Fragen bei der Weiterentwicklung der Projektidee diese an diesen systematisch erhobenen Daten zu untersuchen und zu beantworten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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