Experimentelle und theoretische Grundlagenuntersuchung landtechnischer Schnittprozesse bei hohen Klingengeschwindigkeiten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Forschungsvorhaben wurde der Hochgeschwindigkeitsprüfstand komplett umgebaut und damit optimiert. Für die Messung der Schneidkräfte wurde die DMS-basierende messtechnische Instrumentierung zusammen mit dem Projektil entwickelt. Die neuen konstruktiven Entwicklungen beim Prüfstand ermöglichen die Erweiterung der Palette der experimentellen Untersuchungen von Schnittprozessen. Beispielweise können die Schnittexperimente vom druckenden und ziehenden Schnitt sowohl ohne Gegenschneide als auch mit Gegenschneide ohne die Zerstörung des Projektils mit dem Kraftsensor verrichtet werden. Im Rahmen des Projektes wurde das DEM-Simulationsmodell in EDEM Software für die Modellierung des Schneidprozesses der halmartigen Grasgüter erstellt. Dafür wurden die mathematischen Zusammenhänge zwischen den ermittelten Materialeigenschaften und dem Trockensubstanzgehalt/Wassergehalt je Internodien für die untersuchten Gras Pflanzen mittels der nummerischen Approximation gefunden. Zudem wurde die Geometrie jedes Internodiums der Gras Pflanzen, und zwar: die Innerenund Außendurchmesser, die Länge jeder gesamten Pflanze, jedes Internodiums und der Ähre, vermessen und anschließend statistisch ausgewertet. Die durchgeführten Schneidsimulationen zeigen die guten bildbasierten qualitativen Ergebnissen aus der DEM-Analyse. Mathematisch bzw. quantitativ gesehen weichen aber die simulativen und experimentellen Ergebnisse der Schnittkräfte auf Grund des linearen Bindungsmodells in EDEM voneinander ab. Der umgebaute Hochgeschwindigkeitsprüfstand mit der messtechnischen Instrumentierung soll sowohl für die Weiterentwicklung der Schneidtheorie als auch für die Kalibrierung von Simulationsrechnungen eingesetzt werden. Auf dieser Grundlage können die realistische Simulationsmodelle generiert werden, die für die weitere schnelle Erntesystem-Entwicklung und damit nachhaltigen Ernten von Halmpflanzen beitragen. Die gewonnenen Datensätze können hierbei für die Optimierung der schon existierenden Konstruktionen oder der grundlegenden Entwicklung neuer Konstruktionen von Schneidvorrichtungen und ihren Arbeitskörpern benutzt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Experimentelle und theoretische Grundlagenuntersuchung landtechnischer Schnittprozesse bei verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten. Postervortrag der Vortragsveranstaltung der Fachgruppe Ressourcen des Graduierteninstituts NRW, 16.März 2017, Bochum, ISBN 978-3-9819028-0-8
Barbashov, Maksim, Andrej Batos, Andreas Jahr
