Archiv für Landtechnik: Band 1, Heft 3 1959 [Reprint 2021 ed.] 9783112518861, 9783112518854

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DEUTSCHE A K A D E M I E DER LANDWIRTSCHAFTSWISSENSCHAFTEN

ZU

BERLIN

ARCHIV FÜR LANDTECHNIK

1. B A N D • H E F T 3 . 1 9 5 9

AKADEMIE-VERLAG • BERLIN

DEUTSCHE

AKADEMIE

DER L A N D W I R T S C H A F T S W I S S E N S C H A F T E N

ZU B E R L I N

ARCHIV FÜR L A N D T E C H N I K

1. B A N D • H E F T 3 • 1959

S c h r i f t lei t u n g : Prof. Dr.-Ing. HEYDE, Berlin

AKADEMIE - V E R L A G • B E R L I N

INHALTSVERZEICHNIS Seite

F. S C H L E S I N G E R Kräftemessungen an Häufelkörpern

147

H. R E G G E Untersuchungen an Lichtschen Pflug-Rotoren

168

R . G Ä T K E , M . K I E C K , W. R Ö S E L Bewertung landwirtschaftlicher Maschinen durch Kennzahlen und Betriebskoeffizienten

188

W. RÜPRICH Über Transporte in der tierischen Produktion

D a s Archiv für Landtechnik erscheint in einzelnen Heften mit einem Umfang von je 5 Druckbogen. Die Hefte, die innerhalb eine Jahres herauskommen (4 Hefte), bilden einen Band. Das letzte Heft des Bandes enthält Inhalts-, Autoren- und Sachverzeichnis. E s werden nur Manuskripte angenommen, die bisher noch in keiner anderen Form im In- oder Ausland veröffentlicht worden sind. Der Umfang sollnach Möglichkeit Druckbogen (etwa 3$ Schreibmaschinenseiten) nicht überschreiten. Die Autoren erhalten Fahnen- und Umbruchabzüge mit befristeter Terminstellung, bei deren Überschreitung durch den Autor von der Redaktion Imprimatur erteilt wird. In den Fällen, in denen die Lesung durch den Autor (Ausländer) auf sehr große Schwierigkeiten stößt oder sehr zeitraubend wäre, wird die Prüfung durch die Schriftleitung vorgenommen. Das Verfügungsrecht über die i m Archiv abgedruckten Arbeiten geht ausschließlich an die Deutsche Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin über. Ein Nachdruck in anderen Zeitschriften oder eine Ubersetzung in andere Sprachen darf nur mit Genehmigung der Akademie erfolgen. Kein Teildieser Zeitschrift darfin irgend einer Form — durch Fotokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren—ohne schriftliche Genehmigung der Akademie reproduziert werden. Jeder Autor erhält von der Akademie unentgeltlich 100 Sonderdrucke und ein Honorar von 40 D M für den Druckbogen. Das Honorar schließt auch die Urheberrechte für das Bildmaterial ein. Dissertationen, auch gekürzte bzw. geänderte, werden nicht honoriert. Jeder Arbeit muß vom Autor eine Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse beigegeben werden, Sofern er in der Lage ist, soll er diese gleich übersetztin russisch und englisch bzw. in einer dieser Sprachen liefern. Gegebenenfalls wird die Übersetzung in der Akademie vorgenommen. Bezugspreis je Heft (etwa 80 Seiten) 5,— D M .

Herausgeber: Deutsche Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin. Chefredakteur: Prof. Dr.-Ing. Heinrich Heyde, Sekretär der Sektion Landtechnik der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften. Verlag: Akademie-VerlagGmbH, BerlinWi, Leipziger Str. 39. Fernruf 220441. Postscheckkonto: 3 5 0 2 1 . Bestell-Nr. dieses Heftes: 1043/I/3. Veröffentlicht unter der LizenzN r . Z L N 5463 des Ministeriums für Kultur, Hauptverwaltung Verlagswesen. Gesamtherstellung: V E B Druckerei „Thomas Müntzer" Bad Langensalza. Printed in Germany.

Archiv f ü t Landtechnik, i. Band, Heft 3, 1959

147

Aus dem Institut für Landtechnik Potsdam-Bornim der Deutschen Akademie der Landwirtschafts Wissenschaften zu Berlin. Direktor: Prof. Dr. S. R O S E G G E R

F. S C H L E S I N G E R

Kräftemessungen an Häufelkörpern 1. A n l a ß f ü r die U n t e r s u c h u n g e n Die An2ahl der in der Praxis verwendeten Typen von Häufelkörpern ist sehr groß. Ebenso vielfältig und äußerst unterschiedlich sind ihre Formen. Dabei findet man neben Neuentwicklungen auch Häufelkörper, die ohne Änderung von den Gespanngeräten übernommen und bei Anbau- oder Anhängegeräten für Schlepper verwendet wurden. Es liegt auf der Hand, daß diese unter den neuen Bedingungen, wobei besonders auf die höhere Fahrgeschwindigkeit hingewiesen werden soll, nicht mehr optimale Arbeitsergebnisse liefern. Die Furchen- und Dammbildung entspricht nicht den Forderungen des Landwirts, und der Zugkraftbedarf ist sehr hoch. Es war also notwendig, den Einfluß der Form der Häufelkörper auf die Zugkraft zu untersuchen. Die Bestimmung der Kräfte am Häufelkörper wurde auch als Grundlage für eine richtige Dimensionierung sowohl der einzelnen Teile des Körpers selbst, als auch der einzelnen Elemente der Maschine bzw. des Rahmens notwendig. Für die optimale Auslastung der Zugkraft unserer Geräteträger ist die Kenntnis der Zugkraft Voraussetzung. Von D E N C K E R und R I E T Z S C H [3] wurden auf diesem Gebiet im Jahre 1936 schon Untersuchungen durchgeführt. Sie führten aber ihre Versuche nur auf Sandboden durch und verwendeten allein Häufelkörper von Gespanngeräten. Ihre Untersuchungen erstreckten sich dabei auf Zugkraftmessungen mit verschiedenen Scharund Streichblechformen bei unterschiedlichen Arbeitstiefen. G E T Z L A F F [5] untersucht verschiedene Formen von Häufelkörpern bei gleicher Arbeitstiefe in normalem und in verdichtetem Boden bei zwei Arbeitsgeschwindigkeiten. Eine Änderung der Arbeitstiefe und der Bodenfeuchtigkeit wurde von ihm nicht durchgeführt. An Untersuchungen in der Sowjetunion liegt eine Veröffentlichung von GLUCHICH [6] über die Berechnung eines Häuflers vor. Aus dem oben Angeführten geht hervor, daß Versuche, die zu einer allgemeinen Beurteilung der einzelnen Häufelkörperformen führen können, noch nicht durchgeführt wurden. Die von der Landmaschinenindustrie der D D R hergestellten Häufelkörper wurden überhaupt noch nicht hinsichtlich ihres Zugkraftbedarfs untersucht. Solche Untersuchungen müssen sich neben dem Vergleich der verschiedenen Körperformen auch auf Kräftemessungen bei verschiedener Arbeitstiefe, Arbeitsgeschwindigkeit und Bodenfeuchtigkeit erstrecken. 2. V e r s u c h s e i n r i c h t u n g Für die Kräftemessungen standen neben Häufelkörpern aus der Produktion der D D R auch solche aus Westdeutschland und dem Ausland zur Verfügung. Die Versuche umfaßten u«

148 a) b) c) d) e)

S C H L E S I N G E R , Kräftemessungen an Häufelkörpern

Bestimmung des Einflusses benachbarter Körper vergleichende Kräftemessungen unter gleichen Bedingungen Kräftemessungen bei veränderlicher Arbeitstiefe Kräftemessungen bei veränderlicher Arbeitsgeschwindigkeit Kräftemessungen bei veränderlicher Bodenfeuchtigkeit.

Die Versuche wurden in der Zeit vom 10. 9. bis 1 1 . 12. 195 7 im Institut für Landtechnik Potsdam-Bornim durchgeführt. 2.1 Beschreibung der Bodenrinne Für die Kräftemessungen an Häufelkörpern stand die Bodenrinne des Instituts für Landtechnik Potsdam-Bornim zur Verfügung. Sie hat eine Breite von 3 m und eine Länge von 20 m. Die Bodenschicht erstreckt sich über die gesamte Breite und hat eine Länge von 5,5 m. Es ist also genügend Platz für den An- und Auslauf des Meßwagens vorhanden.

Abb. 1. Zweikomponenten - Meßeinrichtung zur Messung der Horizontal- und Vertikalkraft an Häufelkörpern

Archiv für Landtechnik, i. Band, Heft 3, 1959

149

4

Abb. 2. Meßwagen und Registriergeräte

Als Versuchsboden stand ein sandiger Lehm mit folgender Korngrößenzusammensetzung zur Verfügung: Korngröße [mm]:

> 2,0

2,0—0,2

Gehalt [Gew. % ] :

2,4

33,2

0,2—0,02 23,0

0,02—0,002

< 0,002

23,2

8,2

Der Gehalt an abschlämmbaren Teilchen ( < 0,02 mm) beträgt 31,4%. Er wurde jeweils durch Umgraben mit einem Spaten aufgelockert, glattgeharkt und dann mit einer Walze verdichtet. Dadurch war ein weitgehend einheitlicher Bodenzustand über den gesamten Bereich der Bodenrinne gewährleistet. Um eine gleichmäßige Bodenfeuchtigkeit zu erreichen, erfolgte die Beregnung mit einem Rieselrohr. Dieses über die gesamte Breite der Bodenrinne reichende Rohr wurde am Meßwagen befestigt und dann mit gleichmäßiger Geschwindigkeit über den Boden hinweggefahren. Mit Hilfe von Stechzylinder- und Feuchtigkeitsproben wurde laufend eine Kontrolle durchgeführt. 2.2 Beschreibung der Meßvorrichtung Der Meßwagen (Abb. 2) wird durch eine Seilwinde gezogen, die von einem Gleichstrommotor angetrieben wird. Zwischen diesen beiden befindet sich ein Schaltgetriebe mit 5 Gängen zur Regelung der Drehzahl der Seilwinde. Die Drehzahl des Motors läßt sich außerdem über einen Leonardsatz stufenlos regeln. Die Kräfte-

150

S C H L E S I N G E R , Kräftemessungen an Häufelkörpern

messungen konnten sich infolge des symmetrischen Aufbaues der Häufelkörper auf die Bestimmung der Horizontal- und Vertikalkraft beschränken. Der Meßkörper ist in der Meßvorrichtung (Abb. i) an einem Parallelogramm befestigt, dessen Lenker kugelgelagert sind, um die Reibungsverluste so gering wie möglich zu halten. 2.21 M e s s u n g der H o r i z o n t a l k r a f t Die Horizontalkraft wirkt als Zugkraft auf die beiden unteren Lenker des Parallelogramms und als Druckkraft auf den oberen Lenker. Sie ruft in diesen eine Dehnung bzw. Stauchung hervor, die proportional der eingeleiteten Kraft ist. Bringt man auf diese Stäbe einen Geber auf, der die geringen Längenänderungen registrieren kann, so lassen sich die auftretenden Kräfte quantitativ erfassen. Als Geber sind hier Dehnungsmeßstreifen — mit einem geeigneten Klebstoff auf die Stäbe aufgebracht — verwendet worden. Verwendete Dehnungsmeßstreifen: Hersteller: Philips, Eindhoven (Holland) Type: PR 9214 Widerstand: 120 Ohm. Für die Versuche wurden auf den Druckstab zur Kompensierung einer etwa auftretenden Biegung vier Dehnungsmeßstreifen aufgebracht und als ein Brückenzweig in Reihe geschaltet (Abb. 3). Der zweite Brückenzweig wird von der gleichen Anzahl gleichartiger Dehnungsmeßstreifen, den Kompensationsstreifen, gebildet und dient zum Abgleich evtl. auftretender Temperaturschwankungen. Die Messung der im Druckstab wirkenden Kraft erfolgte nach den Trägerfrequenzverfahren (Trägerfrequenz 7000 Hz). Die durch die Widerstandsänderungen der Dehnungsmeßstreifen bei Belastung hervorgerufenen Stromänderungen werden über ein Schleppkabel auf den kombinierten Meßfrequenzmodulator (Hersteller: Dr. G. Lange, Berlin) übertragen. Von dort gelangen die Meßströme über einen Vorwiderstand zu einer Schleife (Verwendete Meßschleife: MST 8) des 3-Schleifen-Oszillographen, wo der Kraftverlauf auf lichtempfindlichem Papier aufgezeichnet wird.

A b b . 3. Blockschaltbild der Meßanlage für die Horizontalkraft / 2 } 4 / 6 7 8

Häufelkörper, Dehnungsstreifen, Kompensationsstreifen, Dehnungsmeßgrundgerät, Spannungsverstärker, Vorwiderstand, 3-Schleifen-Oszillograph, R-C-Generator

A r c h i v für Landtechnik, i. Band, Heft 3, 1959

151

Auf jeden der beiden Zugstäbe wurden zwei Dehnungsmeßstreifen aufgebracht um eine evtl. auftretende Biegung zu kompensieren. Diese vier Dehnungsmeßstreifen wurden als ein Brückenzweig in Reihe geschaltet. Die Messung der Dehnung erfolgte ebenfalls nach dem Trägerfrequenzverfahren mit einer Trägerfrequenz von 5 000 Hz. Die Stromänderungen wurden über Schleppkabel auf das Dehnungsmeßgrundgerät D G 7 (Hersteller: Technisch-Physikalische Werkstätten, Thalheim) übertragen. Im Meßschleifenverstärker D M 1 werden sie verstärkt und dann über einen Widerstand auf eine Meßschleife (MST 5) des Oszillographen geleitet. Bei den unter 2.351 und 3.1 angeführten Versuchen wurde sowohl die Kraft in dem Druckstab als auch in den Zugstäben gemessen. Die übrigen Versuche beschränkten sich auf eine Ermittlung der in den Zugstäben wirkenden Kraft. Dafür war ausschlaggebend, daß bei der Bestimmung der am Häufelkörper wirkenden Kraft durch Messung der Kräfte im Druckstab und in den Zugstäben der Fehler um ungefähr 80% höher lag als in dem Falle, daß die Kraft am Häufelkörper aus den in den Zugstäben wirkenden Kräften ermittelt wird (siehe 2.33). Um eine Beeinflussung der Meßwerte durch Spannungsschwankungen im Netz auszuschalten, wurde ein Spannungsgleichhalter vorgeschaltet. Der Tisch mit den Meßinstrumenten (Abb. 2) stand auf Schaumgummipolstern, damit die beim Fahren des Meßwagens erzeugten Erschütterungen im Fundament sich nicht auf die Meßgeräte auswirken und so die Meßwerte beeinflussen können. 2.22 M e s s u n g der V e r t i k a l k r a f t Die Vertikalkraft wurde induktiv gemessen. Der Häufelkörper hing über eine Zugstange an einer Blattfeder, die im Normalzustand vorbelastet ist. Die bei der Arbeit auftretenden Vertikalkräfte ändern die Durchbiegung der Feder. Diese Durchbiegung wird auf das gemeinsame Querhaupt zweier Drosseln übertragen, die zwei Brückenzweige bilden (Abb. 4). In den gegenüberliegenden Brückenzweigen befinden sich zwei Festwiderstände mit einem Nullpunktabgleich. Durch die Drehung des Querhauptes ändert sich die Induktivität der beiden Drosseln und damit die Amplituden des Wechselstromes. Diese Amplituden-Änderung wurde über einen Transformator zur Meßschleife des Oszillographen geleitet und dann aufgezeichnet (Abb. 5).

Abb. 4. Schaltskizze für die Messung der Vertikalkraft / Differentialdrossel, 2 Festwiderstände, ) Nullpunktabgleich, 4 Meßschleife

152

S C H L E S I N G E R , Kräftemessungen an Häufelkörpern

2.23 B e s t i m m u n g der F a h r g e s c h w i n d i g k e i t Für die Auswertung des aufgezeichneten Kraftbedarfs ist die Kenntnis der Fahrgeschwindigkeit Voraussetzung. Zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit waren innerhalb der Meßstrecke in einem Abstand von 3 m zwei Kontakte angebracht, die durch einen Ausleger am Meßwagen betätigt wurden. Bei denVersuchen unter 2.331 und 3.1 wurde durch den ersten Kontakt eine elektrische Meßuhr" eingeschaltet und beim Überfahren des zweiten Kontaktes wieder ausgeschaltet. Bei den übrigen Versuchen wurde durch Betätigung des ersten Kontaktes ein Stromkreis geschlossen und dadurch eine 20-Hz-Schwingung zur 3. Meßschleife des Oszillographen geleitet und aufgezeichnet (Abb. 5). Die Unterbrechung des Stromkreises erfolgte beim Überfahren des 2. Kontaktes.

a Horizontalkraft; b Vertikalkraft; c Zeitmarke (20 Hz)

2.3 Versuchsdurchführung Die Versuche wurden mit einem Reihenabstand von 60 cm gefahren, so daß bei einer Breite der Bodenrinne von 3 m jeweils 4 Furchen gezogen werden konnten. Die elektrische Meßanlage wurde ungefähr 1 Stunde vor Beginn der Messungen eingeschaltet, um ein richtiges Anheizen der Dehnungsmeßstreifen, des Grundgerätes und des Meßschleifenverstärkers zu erreichen. Durch mehrmaliges kurzzeitiges Aufbringen einer Vorlast auf die Zugstäbe wurde die Anlage für die Messungen stabilisiert. 2.31 D i e E i c h u n g Die Eichung der Horizontalkraft erfolgte direkt, d. h. mit Hilfe von Gewichten unter Zwischenschaltung einer Umlenkrolle, die zur Vermeidung von Reibungsverlusten kügelgelagert war. Die Vorrichtung zum Anbringen der Umlenkrolle mußte natürlich vor der Durchführung des Versuches wieder entfernt werden. Die Eichung in vertikaler Richtung erfolgte durch Anhängen von Gewichten an den Häufelkörper. Die Eichungen lieferten sowohl in bezug auf die Horizontal- als auch auf die Vertikalkraft lineare Eichkurven. Aus diesem Grunde wurde späterhin vor jeder Messung nur eine bestimmte Last aufgebracht und der dabei auftretende Ausschlag der Meßschleife festgehalten, um eine Kontrolle über das einwandfreie Arbeiten der Meßeinrichtung zu erhalten. Das ist der Fall, wenn dieser Wert auf der aufgenommenen Eichkurve liegt.

153

Archiv für Landtechnik, i. Band, Heft 3, 1959

2.32 A u s w e r t u n g der V e r s u c h s e r g e b n i s s e Zur Bestimmung der Größe der mittleren Kraft wurde ein Abschnitt aus dem Oszillographenstreifen herausgegriffen und planimetriert. Der ausgewertete Abschnitt entsprach jeweils einer Meßstrecke von 3 m und wurde so gewählt, daß Anund Auslauf des Häufelkörpers weggelassen wurden, also auf jeder Seite ungefähr 1,2 m. Aus der dabei gewonnenen mittleren Höhe läßt sich die Größe der Horizontalkraft dann folgendermaßen bestimmen (Abb. 6): h Auslenkung des Lichtpunktes der Meßschleife bei der Kraft P hE Auslenkung bei der Eichkraft E P{ Kraft im Lenker I beim Auftreten der Kraft P am Häufelkörper Die Werte h und hE sind proportional der jeweils in den Zuglenkern wirkenden Kraft. Damit ist für die Zugstäbe: * .a + b P,1 = —E0) hE Druckstab : Pjr entsprechend oben "

M

a

Die am Häufelkörper wirkende Kraft P ergibt sich dann zu P = Pl-P

(3)

l l

Mit dieser Meßanordnung läßt sich auch der Kraftangriffspunkt am Häufelkörper bestimmen. Pn

(4)

-— 1 a

(5)

Bei den unter 3.2 und den folgenden Abschnitten durchgeführten Versuchen wurde nur die Kraft in den Zugstäben gemessen. Die Größe der Kraft P wurde dann bestimmt als hE

Abb. 6. Horizontalkraft P und Eichkraft E an einem Häufelkörper

t-

a+

(6).

Cl

TL

uJ

t

^

154

SCHLESINGER, Kräftemessungen an Häufelkörpem Tabelle i Abmessungen der Häufelkörper b mm

Häufelkörper A B C D E F

179 251 278 221 319 2

34

mm 249 360 398

359 459 374

a = 200 mm 2.33 B e s t i m m u n g d e r a u f t r e t e n d e n F e h l e r Z u r Bestimmung der bei den Kräftemessungen auftretenden Fehler wurden mit einem Häufelkörper drei Versuche unter gleichen Bedingungen gefahren. 2 . 3 3 1 Fehler bei der Kräftemessung in Z u g - und Druckstab Tabelle 2 Häufelkörper B P =

PI-Pii

Versuch

Pl kg

PlI kg

1

141,3 127,7 I3 0 ,5

73, 2

68,1

67,2

60,8

68,5

62,0

2

3

kg

Arithmetischer Mittelwert: P = 63,6 kg Mittlerer Fehler m = ± 3,9 kg Prozentischer mittlerer Fehler m = ± 6,14% ' 2 . 3 3 2 Fehler bei der Kräftemessung nur in den Zugstäben Tabelle 3 Häufelkörper B Versuch

1 2

3

Horizontalkraft kg

Vertikalkraft kg '

75,3 73, 6 7°,4

17,1

Horizontalkraft Arithmetischer Mittelwert P = 73,1 kg Mittlerer Fehler z» = ± 2,5 kg Prozentischer mittlerer Fehler m = ^ 3.4%-

16,9

15,6

155

Archiv für Landtechnik, i. Band, Heft 3, 1959

Vertikalkraft Arithmetischer Mittelwert V = 16,5 kg Mittlerer Fehler m = ± 0,8 kg Prozentischer mittlerer Fehler m' = ^ 4,9%.

2.4 Benutzte Häufelkörper Für die Kräftemessungen wurden 6 Häufelkörper verwendet (Abb. 7—12). Tabelle 4 Zusammenstellung der verwendeten Häufelkörper Bezeichnung

Hersteller

A

V E B Landmaschinenbau Torgau Typ Siedersieben V E B Landmaschinenbau Torgau Typ Torgau David Brown, England Agrostroj Roudnice nad Labem (CSR) zu dem Gerät H N 41 I. A. Braun, Münster (Westf.) A. I. Tröster, Butzbach (Hessen)

B C D E F

Gewicht kg 5.55

7>2

Abb.

7 8

19,6

9

8,8 6,4 6,6

10 11 ia

3. V e r s u c h s e r g e b n i s s e 3.1 Bestimmung des Kraftangriffspunktes der Häufelkörper Die Lage des Angriffspunktes der resultierenden Kraft ist von der Form des Häufelkörpers und der Arbeitstiefe abhängig. Außerdem hat auch der Zustand des Bodens einen gewissen Einfluß. Je nachdem, ob wir einen über die Arbeitstiefe gleichmäßig verdichteten Boden haben, oder einen, dessen Festigkeit mit der Arbeitstiefe zunimmt oder abnimmt, wird sich auch die Lage des Angriffspunktes der resultierenden Kraft am Häufelkörper verschieben. Aus den in den Zug- und Druckstäben gemessenen Kraftgrößen wurde nach der unter 2.32 angegebenen Methode die Lage des Angriffspunktes der resultierenden Kraft am Häufelkörper bestimmt. Für den Häufelkörper C wurde die Lage des Kraftangriffspunktes nicht bestimmt, da die Größe der auftretenden Kräfte sowie auch jeder unsymmetrische Kraftangriff am Häufelkörper sehr leicht zur Beschädigung der Versuchsanordnung, vor allem des Druckstabes führte. Eine Messung der Kräfte im Druckstab konnte deshalb nicht vorgenommen werden, da sie zu einer Gefährdung der Meßinstrumente geführt hätte. Der Kraftangriffspunkt wurde in 2/3 der Arbeitstiefe (von der ursprünglichen Oberfläche des Bodens nach unten gerechnet) angenommen. Dabei muß untersucht werden, ob sich das in der letzten Spalte angegebene Verhältnis der Strecke von der ursprünglichen Erdoberfläche bis zum Kraftangriffspunkt zur gesamten Arbeitstiefe bei unterschiedlicher Arbeitstiefe, ändert oder ob es konstant bleibt.

liKí

S C l l J . E S I X G E R , Kräftemessungen an Häufclkörpcrn

A b b . 7. Häufclkörpcr A

A b b . 8. Häufclkörpcr B

A b b . 9. Häufclkörpcr C

Abb. xo. Häufclkörpcr 1 )

Abb. 1 1 . tläufclkörpcr H

Abb. 12. Häufclkörpcr F

Archiv f ü r Landtechnik, i, Band, H e f t 5, 1959

157

Tabelle 5 Lage des Angriffspunktes der resultierenden K r a f t bei den untersuchten Häufelkörpern Häufelkörper

Arbeitstiefe t cm

A B D E F

Pl

'

PlI

P=

Pl~Pn

h

kg

kg

kg

mm

13 12 12

133,2 194,8 203,0 194,0

69,6 116,2 122,8

63,6 78,6 80,2

13

156.5

130,5 95.9

63,5 60,6

219 296 306 411

11

3*7

t—{c—cj t 0.73 0.51 0,56 0,60 0,56

Tabelle 6 Bestimmung des Kraftgriffspunktes bei verschiedenen Arbeitstiefen Häufelkörper A

F

Arbeitstiefe t cm 12 10 8

13 11

9

Pl

PlI

P=

Pl-Pn

kg

kg

kg

mm

213,5

112,7 68,2

100,8

224 228 236 316 330

128,0 68,2 167,8 138,0 10

7>7

56,5

59.8 3T>3

102,0 88,2

65,8

67.3

40.4

51.8

333

t

h)

0,79 o,79

0,83

o,55 0,58 o,55

Aus den durchgeführten Versuchen läßt sich eine Änderung des Verhältnisses nicht erkennen, es wurde deshalb für alle untersuchten Arbeitstiefen als konstant angesehen. 3.2 Beeinflussung durch benachbarte Körper Bedingt durch die Breite der Bodenrinne konnten jeweils nur 4 Furchen nebeneinander gezogen werden. Es wäre deshalb zweckmäßig, bei den Versuchen den Meßkörpern ohne beiderseitige Randkörper durch den Boden zu ziehen. Dadurch würde eine beträchtliche Arbeitseinsparung eintreten, wäre eine noch größere Gewähr für einen einheitlichen Bodenzustand bei jeder Versuchsreihe gegeben, die sich meist über 4 Versuche erstreckte, bei denen jeweils eine der Größen Arbeitstiefe t, Arbeitsgeschwindigkeit v oder Bodenfeuchtigkeit F variiert wurden. Es war deshalb zuerst zu untersuchen, ob ein Unterschied bei den auftretenden Kräften vorhanden ist, wenn die Versuche mit oder ohne Randkörper durchgeführt werden. Zur Untersuchung des Randeinflusses wurde auf beiden Seiten des Meßkörpers je ein Häufelkörper derselben Art in einem Abstand von 60,0 cm am Rahmen befestigt und durch den Boden gezogen. Die Kräfte an den beiden Randkörpern blieben unbeachtet. Anschließend wurde der Meßkörper allein durch den Boden gezogen und die dabei auftretenden Kräfte gemessen. Die Messungen wurden mit den Häufelkörpern A, B und E durchgeführt.

SCHLESINGER, Kräftemessungen an Häufelkörpern

158

Tabelle 7 Kräfte am Häufelkörper 1. Meßkörper mit beiderseitigen Randkörpern 2. Meßkörper allein Versuchsbedingungen: Arbeitstiefe: 10 cm Bodenfeuchtigkeit: 9,2% Porenvolumen: 37,9% Horizontalkraft kg

Geschwindigkeit m/s

Vertikal kraft kg

I. Häufelkörper A 1. 2.

105,1 108,1

1.25

9,°5

9,00

II. Häufelkörper B 1. 2.

67,1' 68,1

21,8

i,5

20,75

III. Häufelkörper E 1. 2.

15,62 16,7

64.9 63,6

1,27

Tabelle 9 Abweichungen der Meßwerte Häufelkörper

A B E

bei der Horizontalkraft AP = pa — pi kg % 2,85

1,0

—i,3

i,49

—2,02

bei der Vertikalkraft AV = K,2 — V,1 kg % —0,05

—1,05

1,08

—0,55 -4,8 6,9

Die Abweichungen liegen bis auf eine Ausnahme (Häufelkörper E , Vertikalkraft) innerhalb der unter 2.33 ermittelten Grenze des mittleren Fehlers. Eine Tendenz ist bei der Veränderung der Kraft nicht festzustellen, es ist sowohl eine Vergrößerung als auch eine Verminderung der Vertikal- und Horizontalkraft vorhanden, wenn ohne Randkörper gefahren wird. Man kann sagen, daß eine nennenswerte Beeinflussung der Kräfte durch Randkörper nicht eintrat. Die Messungen können also durchgeführt werden, in dem der Meßkörper allein durch den Boden gezogen wird. 3.3 Vergleichende Kräftemessungen unter gleichbleibenden Bedingungen Um einen Vergleich der 6 verschiedenen Häufelkörper durchführen zu können, wurde die benötigte Zugkraft unter gleichen Bedingungen (Arbeitstiefe, -geschwindigkeit, Bodenfeuchtigkeit, -Verdichtung) gemessen. Wie aus der aufgezeichneten 20-Hz-Schwingung ersichtlich ist, wurde im allgemeinen eine konstante Arbeitsgeschwindigkeit eingehalten. Sie betrug 1,27 m/s und

Archiv für Landtechnik, i. Band, Heft 3, 1959

159

war nur bei Häufelkörpern A und D um 0,025 m/s geringer. Eine Beeinflussung der Zugkraft durch diesen Unterschied ist praktisch nicht vorhanden (Abb. 20 u. 21). Die Versuche wurden an einem Tage durchgeführt, wodurch die Bodenfeuchtigkeit konstant'blieb. Tabelle 10 Kräfte an den Häufelkörpern Arbeitstiefe: 12 cm Arbeitsgeschwindigkeit: 1,27 m/s = 4,6 km/h Bodenfeuchtigkeit: 8,3% Porenvolumen: 37,5% (als Maß für die Verdichtung des Bodens) Häufelkörper A B C D E F

Horizontalkraft kg

Vertikalkraft kg

126,0 89,0 59.° 109,0 84,0 67,6 I

—43,6 12,1 26,0 16,0

3.31 D i e s p e z i f i s c h e H o r i z o n t a l k r a f t Bei der Betrachtung der Größe der Horizontalkraft muß aber berücksichtigt werden, daß als Arbeitstiefe die Einschnittiefe von der ursprünglichen Bodenoberfläche bis zur Furchensohle gemessen wurde. Die auf dieses Maß bezogenen Kräfte könnten ein falsches Bild von den Häufelkörpern ergeben, da der Furchenquerschnitt bei den einzelnen Häufelkörpern unterschiedlich groß ist und somit verschieden große Erdmassen bewegt werden müssen. Um den Bedarf an Horizontalkraft bei den einzelnen Körpern auf eine einheitliche Bezugsbasis zu bringen, wurde ihr Arbeitsquerschnitt ermittelt und der spezifische Bedarf an Horizontalkraft je dm2 Furchenquerschnitt berechnet. Tabelle 11 Spezifischer Horizontalkraftbedarf der Häufelkörper

Häufelkörper

A B C D E F

Furchenquerschnitt

Spez. Horizontalkraft

dm 2

kg/dm 2

2,02 1,90

62,4 46,8 105,0 61,6

1,52 1.77 1,60 1.65

52.5 41,0'

160

Abb. 15. Häufelwirkung der Körper in der Bodenrinne (v. 1. n. r. Bodenfeuchtigkeit 8,3%

Es zeigt sich hierbei, daß sich auch bei Berücksichtigung des unterschiedlichen Furchenquerschnittes kein einheitlicher Wert für die Größe der aufgewendeten Horizontalkraft ergibt. Das Verhältnis der Kräfte bei den beiden extremen Häufelkörpern (C und F) hat sich nicht wesentlich geändert. Der Grund für die unterschiedliche Größe der Horizontalkraft ist also nicht in dem unterschiedlichen Furchenquerschnitt, sondern in der Form der Häufelkörper zu suchen. Es lassen sich a) b) c) d)

dabei 4 Gruppen von Körpern bilden: Häufelkörper C Häufelkörper A und D Häufelkörper B und E Häufelkörper F

Diese Aufgliederung ist nicht nur in bezug auf den annähernd gleichen spezifischen Horizontalbkraftbedarf berechtigt, ein Vergleich der Formen der Häufelkörper würde auch dazu führen. Die Betrachtung der Horizontalkraft liefert ein anschauliches Bild für den Einfluß der Körperform auf den Zugkraftbedarf. Der Häufelkörper C benötigt dabei die größte und der Körper F die geringste Horizontalkraft. Dabei muß beachtet werden, daß von dem Häufelkörper C eine ungefähr 9 cm breite Furche ausgehoben wurde, während der Körper F eine spitze Furche ohne

Abb. 16—19. Kräftemessungen mit den Häufelkörpern A, C und F bei veränderlicher Arbeitstiefe t, Bc Porenvolumen 37%, Arbeitsgeschwindigkeit 1,25 m/s

Abb. 17 : Vertikalkraft von aei Ar

Abb. 16. Horizontalkraft P

£>e

F,

\

—

i

\ \ \

s\

\

\

J. -

\\

\

\

Abb. 18. Neigungswinkel a der resultierenden Kraft R

rfe /, Bodenfeuchtigkeit 7 , 7 % ,

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Abb. 19. Spezifische Horizontalkraft

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Archiv für Landtechnik, I.Band, Heft.3, 1959

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Sohle zog. Durch die breite Furchensohle ergibt sich zwangsläufig eine sehr steile Stellung der anschließenden seitlichen Streichbleche, so daß diese die Furche fast keilartig aufbrechen. Sie treiben wie die Flanken eines Keiles die Furche auf und quetschen dadurch den Boden stark zusammen. Der hohe Zugkraftbedarf ist also nicht nur dadurch bedingt, daß die meist festeren unteren Bodenschichten in unnötiger Breite angeschnitten werden, sondern auch durch die Art des Hochförderns des Bodens aus der Furche auf den Damm. Bei den Häufelkörperri F und auch den übrigen wird dagegen das Furchenprofil herausgeschnitten und der Boden auf schrägen Streichblechen gleitend hochgefördert. Durch die Verwendung von Rundeisenstäben als „Streichblech" bei dem Körper F ist die Reibungsfläche zwischen Körper und Erde nur gering, wodurch auch eine Verminderung der Horizontalkraft eintritt. Diese Art der Ausbildung der Streichbleche hat aber neben der Verminderung des Zugkraftbedarfes auch einen ackerbaulichen Vorteil, der nicht übersehen werden darf. Beim Hochfördern des Bodens über die Stäbe krümelt ein Teil zwischen ihnen hindurch und bedeckt so die Furchensohle und -wände (Abb. 13). Dadurch werden besonders auf leichten Böden unerwünschte Wasserverluste durch Verdunstung vermieden. Der Häufelkörper C dagegen verfestigt durch seine Keilwirkung die Furchenwände und -sohle und begünstigt so die Verdunstung (Abb. 13 und 14).

Abb. 14. Häufelwirkung der Körper in der Bodenrinne (v.l.n.r.: Körper (A, E , C, F) Bodenfeuchtigkeit 12,0% 12 Arch. f. Landtechnik

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S C H L E S I N G E R , Kräftemessungen an Häufelkörpern

Die anderen Häufelkörper liegen zwischen diesen beiden Extremen. Das läßt sich sowohl von ihrer Form als auch von der Größe der Horizontalkraft sagen. 3.32 D i e V e r t i k a l k r a f t Während bei allen anderen Häufelkörpern die Vertikalkraft nach unten wirkt (Abb. 15), ist sie bei den Häufelkörpem C nach oben gerichtet. Diese Richtung der Vertikalkraft ist durch die Form der Streichbleche bedingt. Der Boden wird durch die Spitze des Häufelköpers abgetrennt und dann durch die Streichbleche aus der Furche herausgequetscht. Die Reaktionskraft des Bodens wirkt so natürlich nach oben und, versucht den Körper aus dem Boden herauszudrücken.

Fläche vorhanden ist, über die der Boden gleitend hochgefördert wird. Die Vertikalkraft ist auch über die gesamte Meßstrecke annähernd konstant, die Schwankungen sind nur gering. Die Häufelkörper A und F haben ungefähr dieselbe Größe der Vertikalkraft. Dieses Ergebnis ließ sich schon bei einer Betrachtung ihrer Form erwarten. Bei ihnen kann die Vertikalkraft nur an der Spitze angreifen, sonst ist keine schräge Fläche vorhanden. Die Spitze aber ist bei diesen Häufelkörpern annähernd gleich ausgebildet. Durch die Größe der Vertikalkraft wird die Einzugsfreudigkeit oder überhaupt des Einzugsvermögens des Häufelkörpers bestimmt. Häufelkörper mit einer niedrigen Vertikalkraft ziehen bei schwerem Boden nicht selbständig hin, sondern müssen unter großer Kraftanwendung (meist Federkraft) in den Boden gedrückt werden. Ferner vergrößert eine erhöhte Vertikalkraft über die Reibungswiderstände auch die zur Vorwärtsbewegung des Häufelkörpers notwendige Kraft. 3.4 Kräftemessungen bei veränderlicher Arbeitstiefe Für die Kräftemessungen bei verschiedener Arbeitstiefe wurden die beiden Häufelkörper mit dem extremen Zugkraftbedarf, also die Körper C und F, und dazu noch der Häufelkörper A verwendet.

Abb. 20—22. Kräftemessungen mit di bei veränderlicher Arbeitsgeschwindigkeit v, Bodenfeuchtigk

Abb. 20. Horizontalkraft P kg

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:n mit den Häufelkörpern A , B und E ¡uchtigkeit 8,2%, Porenvolumen 35,6%, Arbeitstiefe 10 cm

Abb. 21. Vertikalkraft V 'i

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