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Zugkraft, Zugleistung, Mutipasseffekt,Triebkraftbeiwert. Antriebskonzepte von heute. - Druckversion

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Zugkraft, Zugleistung, Mutipasseffekt,Triebkraftbeiwert. Antriebskonzepte von heute. - holgi63 - 26.11.2009

Hallo an alle,

wenn ich richtig informiert bin, haben die Fastrac's mit gleichgroßen Rädern keine Voreilung, die neue Generation jedoch mit den ungleichgroßen Rädern haben genau wie andere Standardtraktoren eine kleine Voreilung.

-edit: das hat sich inzwischen geklärt: Alle Fastrac haben 2% Voreilung.

FG
Holger

PS: Vorsicht bitte mit dem Begriff "Multipasseffekt".
So, wie er bei Mercedes Benz für den Unimog und den MBtrac erklärt wurde, hat es ihn nie gegeben, höchstens bei einer Zahnradbahn mit zwei Antriebszahnrädern...

RE: Hat der JCB Fastrac Voreilung in den Achsen? - Bauernpower - 27.11.2009

Hallo Holger,

im Bereich der Terramechanik gibt es den Multipass-Efekt auch. Er beschreibt das nutzen einer vorhandenen Fahrspur, wobei der Reifen einen c.a. 20 % höheren Wirkungsgrad, aufgeteilt in mehr Zugkraft und weniger Rollwiderstand, hat. Das ist auch der Grund, warum es den DTU gibt. es sind drei Achsen, die den 20 % höheren Wirkungsgrad nutzen. Bei einem Knicklenker mit Zwillingen, wären es statt 6 nur 4 Räder, also schlechterer Wirkungsgrad.

Hierbei ist nicht beachtet, wie der Boden durch mehrfaches Überrollen verdichtet wird.

Das ist Multipass..am besten beim Trac, da die Räder vorne und hinten gleich breit sind. Ein Trac z.B. mit vorne 480er, hinten 650er Reifen hat genauso wenig ider viel Multipass-Effekt wie ein Standard-Schlepper.

Grüße

Jörg

RE: Hat der JCB Fastrac Voreilung in den Achsen? - holgi63 - 27.11.2009

Hallo Jörg,

danke für den Beitrag und so wie Du Multipass verstehst, kann man es akzeptieren, nämlich unter der Vorgabe, dass lediglich das leichtere Überrollen der Hinterräder in der vorverdichteten Spur der Vorderräder den Multipasseffekt beschreibt.

Leider wird aber der Multipasseffekt immer wieder in Verbindung mit den Tracs und dessen Spezialität, ohne Voreilung zu fahren, bemüht, indem man behauptet, dass die Hinterräder in der "Verzahnung" der Vorderräder laufen würden. Schaut man sich ältere MBtrac Prospekte an, wird genau dieser "Zahnstangeneffekt" immer wieder in Bild und Schrift als wesentlicher Effekt des Multipass vermittelt.

Das ist aber reiner Nonsens, denn das würde voraussetzen, dass ein Schlepper einen Schlupf von 0 haben muss. (ahnlich der schon erwähnten Zahnradbahn...)

Sobald jedoch ein Schlupf vorhanden ist, wird die "Zahnstange" am Boden aber "nach hinten" verdichtet, da das Rad schneller dreht, als die dazugehörige Vorfahrt (wenn der Schlupf denn 0 wäre).

Angenommen, die Reifen würden am Boden bei Schlupf 0 einen Abdruck hinterlassen, der eine Steigung von "Zahn" zu "Zahn" von sagen wir 10cm hätte, dann liegen die Stollenabdrücke bei einem Schlupf von 10% schon nur noch 9cm auseinander. Die "Zahnstange" wird zudem permanent um 1cm gegenüber dem darunterliegenden Boden nach hinten geschoben. Das "nach hinten schieben" der "Zähne" findet aber erst statt, wenn die Stollen des Rades aus der Zahnstange herauslaufen. Solange das Rad auf dem Boden liegt, "in der Zahnstange liegt", liegt aber der Normalabstand vor.
Mit anderen Worten: Rad taucht in den Boden ein, schlupft 10% (indem der Boden mit einer im Normalabstand liegenden Zahnstange nach hinten geschoben wird) und hinterlässt dann beim Herauslaufen eine um 10% enger liegende "Zahnstange", die zudem - aus gerade geschildertem Umstand - mit dem Unterboden nicht fest verbunden ist - es gar nicht sein kann!

Das nächste Rad überrollt jetzt die um 10% enger liegende Zahnstange, drückt - solange das Rad am Boden ist, wieder sein Profil im Normalabstand in den Boden, schiebt ihn um weitere 10% nach hinten und hinterlässt wieder eine nicht fest mit dem Untergrund verbundene Zahnstange, die um 10% enger zu liegen kommt, als der eigentliche Stollenabstand.

Fazit: dieses angebliche "Verzahnen" existiert überhaupt nicht, zumal bei schwerer Bodenbearbeitung der Schlupf noch weitaus höher liegt.

Trotzdem wird dieser Unsinn bis heute sogar in Fachbüchern kolportiert.
Zum Glück beginnt man heute langsam zu begreifen, dass eine drastische Schlupfreduzierung Kraftstoff einspart. Einen Schlupf von 0 wird es dennoch nie geben, aber man gesteht einem pflügenden Schlepper inzwischen zu, dass er auch mit 5% Schlupf fahren kann, wohingegen man vor Jahren noch einen Schlupf von bis über 20% beim Pflügen als "gottegegeben" akzeptierte, teilweise sogar forderte...
...darin - und nur darin - begründet sich auch der Vorteil des nicht voreilenden Allrades, denn dem zwangsläufig vorhandenen Schlupf, der immer vorhanden ist, wird nicht noch ein weiterer quasi zwangsweise hinzuaddiert.

So long
Holger

RE: Hat der JCB Fastrac Voreilung in den Achsen? - Bauernpower - 28.11.2009

Hallo Holger,

ja, das wird oft vermischt. Aber Multipass gibt es sehr unterschiedlich in der Mechanik, die von Dir beschriebenen Zahnraseffekt, der jedoch in der Terramechanik nonsens ist. Der Terramechanische Berei bezieht sich auf das bessere Zugverhalten eines Reifens im vorverdichteten Boden, sowie dessen Rollwiderstand. Daraus ergibt sich ein besserer Wirkungsgrad der Reifen. Spürbar durch den Fahrer durch weniger Kraftstoffverbrauch und mehr Zugkraft als alle Räder nebeneinander zu schrauben. Abgesehen von dem Straßenverkehr.

Es gibt da bei sehr vielen landw. Arbeiten Werte, die man auf den ersten BLick nicht sieht.

Zum Beispiel das pflügen On- oder Offland.

In der Furche hat das Rad eine höhere Zugkraft als das Rad auf dem nicht gepflügten Boden. Das sorgt, wenn man die Differentialsperre nutzt, für eine bessere Zugkraft, jedoch erkauft mit einem höheren Kraftstoffverbrauch. Alle 4 Räder auf nicht bearbeitetem Land verbrauchen weniger Kraftstoff, obwohl u.U. mehr Kraftstoff verbraucht wird.

Ermittelt wurde das un unnzähligen Versuchen in Köln, bei dem ein Agrotron mit Momentmessung aller 4 Räder ausgestattet war und per Raupe mit Seilwinde reproduzierbar abgebremst wurde.

Naja, und keine Voreilung erkauft sich auch Mercedes durch einen größeren Wendekreis, da die VA einen größeren Weg zurücklegen muss als die HA. Daher hat der Unimog aktuell nen Differential dort, wo die Tracs und Mogs früher die Allrad-Klaue hatten.

Grüße

Jörg

RE: Hat der JCB Fastrac Voreilung in den Achsen? - wolli - 28.11.2009

Servus Jörg,

da du gerade das Zwischenachsdifferential beim Unimog angesprochen hast:

Warum gibts es eigentlich keine Traktoren mit permanenten Allradantrieb mit automatisch sperrenden Achs- und Zwischenachsdifferentialen. Sowas sollte doch technisch heutzutage kein Problem mehr sein. Per Raddrehzahlsensoren (könnte man dann auch gleich fürs ABS verwenden) bestimmt eine ausreichend intelligente Elektronik die Drehzahlunterschiede zwischen den Rädern einer Achse und den beiden Achsen. Wenn die Drehzahlunterschiede einen gewissen Wert überschreiten, dann werden nach Bedarf VA oder HA oder das Zwischenachsdiff gesperrt. So hätte man trotz Allrad den selben Wendekreis wie ohne (nur noch vom Lenkwinkel abhängig). Man bräuchte doch dann auch keine Voreilung mehr oder?

Gruß
Wolfgang

RE: Hat der JCB Fastrac Voreilung in den Achsen? - holgi63 - 28.11.2009

Hallo Jörg,

danke für Deinen guten Beitrag! Macht Freude, Dich im Forum zu haben!

Man müsste mal hier hineinschauen können, darin wird das Thema wohl sehr detailliert erklärt:

http://www.amazon.de/CAE-für-Fahrzeugingenieure-Meywerk-Martin/dp/3540498664/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1259407965&sr=8-1

Es ist mir allerdings für 80,-EUR zu teuer und so überlebenswichtig ist das Buch - zumindest für meine Zwecke - dann auch wieder nicht.

In diesem Zusammenhang erinnere ich mich noch an die in den 80-er Jahren durchgeführten Versuche der Renault Agriculture, die das, was Du bei Deutz in Köln beschreibst, in Frankreich vergleichbar durchgeführt haben. Als die Renault damals den ersten Bordcomputer (A.C.E.T) einführte, gab es ein groß angelegtes Versuchsprogramm, um die Wirtschaftlichkeit der "Schlüsseltechnologie Ackerschlepper" zu dokumentieren und zu optimieren. Seinerzeit kamen sehr interesante Ergebnisse dabei heraus. Da in meiner Gegend einer der langjährig erfolgreichsten Renaulthändler agierte, habe ich das eine Zeitlang sehr hautnah mitverfolgen dürfen.

Würde mich auch nicht wundern, wenn die DTU in Stadtilm solche Beobachtungen und Messungen in Verbindung mit ihrem T860 auch angestellt haben sollte.


Hallo Wolli,

schätze mal, dass wir zu dem von Dir angeschnittenen Thema in der nächsten Ackerschlepper-Getriebegeneration das eine oder andere schon hören werden.
Im Zuge der Weiterentwicklung von Vorgewendemanagement und einem generellen Trend zur automatisierten Bedienung, Steuerung und Regelung bleiben solche Angebote nicht aus.
Allerdings kann man diese Technologien nicht einfach vom PKW auf den Ackerschlepper übertragen, da es bei letzterem um unverhältnismäßig höhere Drehmomente geht, die zu übertragen - und damit auch zu kuppeln sind.
Diese Weiterentwicklung dürfte auch erheblich langsamer verlaufen, als z.B. der Umstieg von MHR auf EHR, da die EHR gegenüber der mechanisch-hydraulischen Lösung kaum Mehrkosten, bei ausreichend Stückzahl sogar geringere Kosten verursacht, die Automatisierung der Differenziale wird aber sehr teuer werden.

@ alle:
Der Wendekreis eines Schleppers ohne Voreilung ist gegenüber einem heutigen Schlepper mit aktuell geringer Voreilung gar nicht mehr sooo viel schlechter.
Die Zeiten, wo ein Standardallradschlepper mit eingeschaltetem Allrad auf asphaltierter Straße vorn zu hopsen und zu schlagen anfing (Fendt Favorit 3A, Kramer 514A z.B.), sind bei 2% Voreilung vorbei. Dieser Wert gleicht sich schon fast vollständig durch die Elastizität der im Eingriff befindlichen Stollen aus.

LG an alle
Holger

RE: Hat der JCB Fastrac Voreilung in den Achsen? - Bauernpower - 28.11.2009

Hallo zusammen,

@ Wolfgang:

Selbstsperrende Achsen gibt es sehr oft als Vorderachse. Die sperrt sich selbst bei Schlupf.

Mitteldifferentiale machen Dir einen Strich durch sämtliche Einzelradeinsätze.

ABS, wurde von zwei Herstellern auf der Agritechnica vorgestellt, Case und indirekt auch Fendt, Bosch Rexroth. Probleme machten da oft die Planetengetriebe, welche zwischen Bremsscheiben und Rädern verbaut sind. Das Moment eines belasteten Hinterrades im Berech der Stotterbremse ist gewaltig.

Lenkwinkelabhängige Sperren und Allradsteuerungen gibts schon ewig, Fendt 500er aufwärts.

Automaitsche Sperren auch in Großtraktoren z.B. MF mit Datatronic. Hier hat ein Radar die reale geschw. gemessen und bei einem Voreingestellten Wert erst Allrad, dann die Sperre eingeschaltet.

@ Holger:

Das Buch wird sicherlich keine Terramechanik behandeln wie wir sie hier brauchen. Reifen Strasse und Reifen Boden ist schon was ganz anderes.
Ich hab das gelernt bei Prof. Höfflinger, einem DEr Terramechaniker. Das Skript hab ich glaube ich auch noch irgendwo.

Ab und an muss ichs beruflich auch nochmal anwenden, z.B. wenn meine franz. Kollegen einem nicht glauben, dass eine 30 t schwere Raupe bei optimalen aber realen Bedingungen auch 30 t zieht( Ja, es muss in KN genannt werden).

DTU hat meines wissens nur reine Zugkraftmessungen gemacht, die anderen Erfahrungen gab es ja schon. Momentmessung an einem Antrieb ist nicht sooo einfach gemacht.

Eine Voreilung von 2 % hört man net mal auf der Strasse, wenn man den Allrad einschaltet. Rechnet doch mal nach, wieviel mm 2 % des Abrollumfanges eines Reifens ausmacht. Leicht unterschiedlicher Verschleiß ist da schon schlimmer für den Antriebsstrang.

Grüße

Jörg

RE: Hat der JCB Fastrac Voreilung in den Achsen? - holgi63 - 29.11.2009

Hallo Jörg,

das von mir erwähnte Buch befasst sich mit der Interaktion Rad-Boden auf allen denkbaren Bodenarten und deshalb auch recht intensiv mit derselben auf unbefestigtem Grund.
Elastoplastisches Materialverhalten des Untergrundes, Schlupfeinsinkung, Multipass-und Bulldozing-Effekt existieren schließlich nur dort.

Das Buch liefert auch die Berechnungsmodelle, um sich der Problematik streng wissenschaftlich/mathematisch nähern zu können, wie die Finite-Elemente-Methode (auch aus KFZ-Crashforschung bekannt), das Drucker-Prager Materialmodell (auch aus der Umformtechnik), und sogar die discrete-element-Methode, die bis in die molukaren Grundstrukturen und -kräfte hineingreift.
Wie bei vielen praktisch vorkommenden Phänomenen zeigen sich allerdings auch die Grenzen der Erklärungsmodelle, da es sich bei der Interaktion Rad-Boden um ein hochkomplexes Geschehen handelt. Selbst die Kombinierung der Modelle erklärt die tatsächliche Praxis - wie so oft - nicht völlig.

Trotzdem gebe ich Dir recht:
(28.11.2009, 21:49)Bauernpower schrieb:  ...
Das Buch wird sicherlich keine Terramechanik behandeln wie wir sie hier brauchen. ...
(Bei Prof. Dr.-Ing. Werner Höfflinger bist Du da mit Sicherheit an der besseren Adresse!
Übrigens: Ein Zugkraftbeiwert (eigentl. Triebkraftbeiwert) größer 1 bzw. 100% ist ein Wort! Das würde mich interessieren.)

Das Buch ist auch mir zu theoretisch, deshalb sind mir die 80,- zu hoch, nur um in Einzelfällen mal was ganz genau recherchieren zu können, was in vielen Fällen dann eben doch nicht ganz genau erklärt werden kann.
Auch hilft es dem praktischen Landwirt nicht wirklich weiter, wenn er die für ihn relevanten Informationen sucht, die ihm helfen, Bodenverdichtungen zu vermeiden und beim Einsatz seiner Maschinen bodenschonend und kraftstoffsparend unterwegs zu sein.
Es ist halt so ein Buch, das beweist, wie klug sich Menschen in eine Materie hineindenken können...

FG
Holger

Weiterführende Links:
http://de.wikipedia.org/wiki/Finite-Elemente-Methode
http://de.wikipedia.org/wiki/Discrete_element_method
http://en.wikipedia.org/wiki/Drucker_Prager_yield_criterion

RE: Hat der JCB Fastrac Voreilung in den Achsen? - Bauernpower - 29.11.2009

Fahrwerke können auf optimalen Bedingungen Zugkraftbeiwerte >1 erreichen, da dieser keinen Wirkungsgrad, sondern das Verhältnis von Normalkraft zu Zugkraft darstellt. Ein Zugkraftbeiwert von 1,5 sagt aus, dass ein Fahrzeug mit einer Masse von 1 Tonne auf WaagerechterFahrban 1,5 T Zugkraft erreicht. Werte von 1 sind durchaus real bei optimalen Reifeneigenschaften oder guten Bandlaufwerken auf gutem Boden...

DEM, FEM...haste da zufällig nen interessanten Masterstudiengang, Teilzeit, Aufbaustudium?

Ich such sowas, berufsbegleitend in Rtg. virtuelle Produktentwicklung.

RE: Hat der JCB Fastrac Voreilung in den Achsen? - holgi63 - 29.11.2009

Hallo Jörg,

mit einem geeigneten Studiengang zu den erwähnten Themen kann ich Dir leider nicht dienen, das sollte aber herauszufinden sein. Vielleicht sollte man mal dort forschen, wo diese Technologien überwiegend eingesetzt werden. Pass' aber auf, dass Dir der Praxis- und Realitätsbezug nicht verlorengeht, Fachidioten haben wir schon zu viele...
(...womit ich jetzt allerdings keinesfalls gesagt haben möchte, dass Du einer bist, ich möchte nur nicht, dass Du einer wirst, das wäre nämlich schade!!!)
Vielleicht suchst Du auch mal Richtung USA nach einer Möglichkeit, eine etwas internationaler aufgebaute Masterkarriere hat - gerade, wo das Studieren in D mal wieder in der Presse ist - mehrere Vorteile. Hängt aber immer auch von den familiären Umständen ab, soll nur eine Anregung sein.


Zum Thema:
Ein Triebkraftbeiwert größer 1, der natürlich nichts mit dem Wirkungsgrad zu tun hat, war mir bisher von Rad- oder Gleiskettenfahrzeugen aus der Praxis nicht bekannt, ich habe mich mit dem Thema aber auch schon ewig nicht mehr auseinandergesetzt, deshalb bin ich etwas erstaunt. Bisher kannte ich nur Werte bis um ca. 0,8...

Interessanter Nebengedanke: Der Wirkungsgrad kann bei gleichbleibendem Triebkraftbeiwert sogar sinken, sogar 0 werden, nämlich bei steigendem Schlupf. Steigt der Schlupf dann auf 100%, kann trotzdem noch Triebkraft anliegen, da Kraft erst mal keine Arbeit oder Leistung bedeutet, sondern eben erst mal nur Kraft. Deshalb ist es vielleicht wirklich besser, wenn man sich angewöhnt, von Kräften, nicht von Massen zu sprechen - mache ich aber auch immer noch falsch: "Der zieht xxx "Tonnen"..."

Habe aber jetzt rausgefunden , dass die Challenger Raupe laut DLG-Test der 1 verdammt nahe kommt, sie sogar geringfügig übersteigt:

Masse: 23.350kg entspricht (F=m*g) etwa einer Gewichtskraft von 229kN und eine maximale Zugkraft von 229,6Nm bei 3,92km/h und einem Schlupf von 10,6%
http://www.dlg-test.de/pbdocs/5204F.pdf

Wie sieht es aber aus bei Radfahrzeugen? Die Werte müssten um einiges niedriger liegen, obwohl allein die Reifen in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte in der Zugkraftübertragung gemacht haben. Die im DLG-Test der Raupe erwähnten dicht beieinander liegenden Triebkraftbeiwerte von Rad- und Raupenschlepper gelten erst mal auf trockener Fahrbahn, doch das ist halt meist nicht der Tummelplatz derselben...
Hast Du dazu Werte von Standardschleppern, Knicklenkern, evtl. Sonderfahrzeugen, wie Terragator, Horschtrac, etc? Vielleicht gar vom Trisix oder vom DTU?

Letztlich ist aber die Zugkraft in der betriebswirtschaftlichen Betrachtung der Zugleistung untergeordnet. Einfaches Beispiel: MBtrac 700 bis 900 haben eine nahezu identische Zugkraft, die Zugleistung liegt aber Welten auseinander.

Trotzdem immer wieder ein spannendes Thema.

FG
Holger

Interessante Links zu der Thematik:
https://www.uni-hohenheim.de/agrartechnik/LT/Vorlesung/Hoh/GLDL/GLDL4.pdf
http://www.waldwissen.net/themen/forsttechnik/forstmaschinen/bfw_raupenlaufwerke_2008_6.pdf
http://botanik.forschungsanstalt-geisenheim.de/Untersuchungen-zur-Zugkraftbestimmung-einer-Aufsit.782.0.html?&L=0
http://www.kwf-online.de/deutsch/information/ws_reifen/Einfuehrung_Workshop_KWF.pdf
http://www.waldwissen.net/themen/forsttechnik/technikfolgenabschaetzung/lwf_einsatzempfehlung_fahrwerke_2003_DE
http://www.waldwissen.net/themen/forsttechnik/technikfolgenabschaetzung/themen/forsttechnik/technikfolgenabschaetzung/lwf_merkblatt_22_2007_DE
http://www.dlg-test.de/pbdocs/5204F.pdf

RE: Hat der JCB Fastrac Voreilung in den Achsen? - Bauernpower - 29.11.2009

In dem Bericht der Raupe isses doch drin, das Diagramm mit Kappa. Da geht der Radschlepper etwas über eins.

Und auf Festem, am besten noch etwas bewachsenem Boden steht mehr Zugkraft an als auf Beton.

Maximale zugkraft kann auch, wie Du gesagt hast, bei 100 % Schlupf anliegen. Dazu sehen Messungen auch schonmal sehr komisch aus bei der DLG...

Nee, suche hier was, da ich mit meiner Position bei meinem Arbeitgeber mehr als zufrieden bin und das eher nebenher machen würde. Es gab mal was in Berlin, recht teuer und doch weit weg, alle 14 Tage dahin am WE...aber sonst ist das Thema komischerweise recht dünn gesät.

Keine Angst, Fachidiot kann man als Konstrukteur bei Mittelständern eigentlich nicht werden, dafür fährt man zu oft noch als unterstützung zum Kundendienst oder mit Prototypen raus. Und ich selber behalte mir immer mal wieder zur Saison vor, selber ne Runde mit meinen Maschinen zu arbeiten.

So langsam sollten wir mal ein eigenes Thema aufmachen...Das der JCB Voreilung hat, wissen wir ja jetzt...

RE: Hat der JCB Fastrac Voreilung in den Achsen? - holgi63 - 30.11.2009

Hallo Jörg,

schätze mal, Wolli wird das Thema schon noch teilen.

Wenn Du einen guten Arbeitgeber hast, dann ist das - nicht zuletzt in der heutigen Zeit - ein schlagendes Argument!

Dass die Zugkraft auf trockenem, bewachsenem Ackerland besser sein soll, als auf Beton, höre ich von Dir nicht zum ersten Mal, habe aber noch nie Zahlen dazu gesehen, die das belegen. Hast Du dazu was konkretes?

In meinen Unterlagen, aber auch in den online befindlichen Hohenheimer Dokumenten findet sich eine Tabelle, die einen doch beträchtlichen Unterschied aufweist:
[Bild: attachment.php?aid=4717]
(aus: https://www.uni-hohenheim.de/agrartechnik/LT/Vorlesung/Hoh/GLDL/GLDL3.pdf )

Die dort genannten Zahlen erscheinen mir durchaus realistisch. Aus diesem Grund möchte ich schon annehmen, dass die Triebkraftbeiwerttabelle aus dem DLG-Bericht über die Raupe nicht auf dem Acker gemacht wurde.
Dennoch halte ich es andererseits nicht für ausgeschlossen, dass mit aktueller Reifentechnik auch bessere Werte auf einem optimalen Ackerboden möglich sind.

FG
Holger

Noch ein paar Links:
http://www.km.tu-berlin.de/uploads/media/FaGe-09.pdf
https://www.uni-hohenheim.de/agrartechnik/LT/Vorlesung/Hoh/GLDL/GLDL3.pdf