Experimentelle und theoretische Grundlagenuntersuchung landtechnischer Schnittprozesse bei verschiedenen Klingengeschwindigkeiten

Gegenstand dieses Forschungsvorhabens ist die grundlegende experimentelle und numerische Untersuchung landtechnischer Schnittprozesse, bei der besonders das gegenmesserlosen Schneiden verschiedener halmartiger Güter im Fokus steht. Als Versuchsproben dienen verschiedene landwirtschaftliche Halmsysteme. Dazu gehören neben dünneren Getreide- und Grashalmen auch Maisstängel. Deren Einbeziehung in die Untersuchungen soll insbesondere zeigen, inwiefern die im Rahmen des Vorhabens weiterentwickelten Simulationsmodelle auch für größere Halmdurchmesser geeignet sind. Die untersuchten Pflanzen sind als Nutzpflanzen in der BRD mit am weitesten verbreitet. Sie werden mit rotierenden Mähwerken oder Häckslern unter Anwendung des freien Schnittes entweder geerntet oder als Restprodukte zerkleinert. Neben der Ernte ist auch die Zerkleinerung von Restprodukten auch angesichts der Verbreitung von Biogasanlagen für die Landwirtschaft von großer Bedeutung. Zwecks Generierung einer möglichst geschlossenen Wissensbasis werden neben hohen auch bereits übliche sowie niedrigere Schnittgeschwindigkeiten berücksichtigt. Während des Vorhabens wird zunächst die Abhängigkeit der Schnittkraft von verschiedenen Parametern experimentell ermittelt. Zu den Parametern zählen z. B. die Schnittgeschwindigkeit, die Zügigkeit des Schnittes, der Trockenmassegehalt der Schnittgüter sowie der Keilwinkel und die Schärfe der Klingenschneide. Neben der Schnittkraft wird auch die Mechanik des Schnittvorganges näher betrachtet. Es werden anschließend während der Versuchsauswertung Gesetzmäßigkeiten abgeleitet, mit denen Schnittprozesse beschrieben werden können. Das ist für die simulationstechnische Abbildung von Schnittvorgängen erforderlich. Im Fokus stehen dabei die Mehrkörpersimulation und die Diskrete-Elemente-Methode. Alle erstellten Simulationsmodelle werden validiert.

Vergleich der Versuchs- und Simulationsergebnisse für einen Schnittvorgang

Das Ziel des Vorhabens ist die Erstellung einer Datenbank, aus der u. a. die zum Schneiden halmartiger landwirtschaftlicher Güter erforderliche Schnittkraft in Abhängigkeit der Parameter, die einen signifikanten Einfluss auf sie haben, entnommen werden kann. Darüber hinaus wird die zu erstellende Datenbank auch hilfreiche Hinweise zur simulationstechnischen Abbildung von Schnittprozessen enthalten.

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36 Monate