Untersuchungen an Ackerschleppern

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Victor Ursler
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1 INSTITUT FÜR AGRARTECHNIK Grundlagen der Untersuchungen an Ackerschleppern Philip Bracke, Kornelius Frank Prof. Dr.-Ing. S. Böttinger Institut für Grundlagen der

2 1 Einführung 2 Zugkraft-, Schlupf- und Fahrwiderstandsmessungen 3 Bestimmung von Motorkennlinien 4 Abgleich der Ergebnisse und Schlussbesprechung Labor AS

3 Ziel - Ermittlung des Zugwirkungsgrades (Zugleistung zu Motorleistung) eines Ackerschleppers Methode - Untersuchung der Zugkraftübertragung mittels eines Bremsfahrzeuges Zugkraft-, Schlupf- und Fahrwiderstandsmessungen 3

4 Umfangskraftbeiwert µ=m A /r dyn / F Z Definitionen 4

5 F U =M A /r dyn F T =F Z F U =F Z +F R T rdyn: dynamischer Radhalbmesser Der dynamische Radhalbmesser errechnet sich aus dem Abrollumfang des Reifens im Fahrbetrieb Definitionen 5

6 Geringer Schlupf wegen Überwindung des Rollwiderstandes Definitionen 6

7 Nullschlupf Rollwiderstand wirkt immer der möglichen Bewegungsrichtung entgegen Frei fahrender Schlepper muss Rollwiderstand überwinden => positiver Schlupf Geschobener Schlepper muss Rollwiderstand überwinden => negativer Schlupf Mittelwert aus beiden (zurückgelegte Strecke) entspricht Nullschlupf Definitionen 7

8 Theorie: Wie muss ein gutes Zugfahrzeug konstruiert sein? Hohes Gewicht auf der angetriebenen Achse Geringe Vorderachsentlastung Kräfte am ziehenden Schlepper 8

9 9 Kräfte am ziehenden Schlepper H V Z V I h f f a h F ) f (c G G = a h F a c G G Näherungsweise Z * h + = G a h F a c G G Z * h + = 0 M Momentengleichgewicht V =

10 Große Zugkräfte ohne zu große Vorderachsentlastung: * h G G = c a + F Z h a G è c/a klein è a groß è G groß è h klein Einflussgrößen Kräfte am ziehenden auf die Schlepper Zugkraft 10

Negativbeispiele Allgaier A 22 1950-1953 BRD RS 03 Aktivist 1949-1952

Gespräch unweigerlich auf das schnelle Aufbäumen und das schlechte

11 Negativbeispiele Allgaier A BRD RS 03 Aktivist DDR Wenn sich heute Liebhaber über den Aktivist austauschen, kommt das Gespräch unweigerlich auf das schnelle Aufbäumen und das schlechte Lenkverhalten. aus Oldtimer Traktor 1-2/2010 Kräfte am ziehenden Schlepper 11

12 Testschlepper: Schleppertyp: Deutz D3005 Gesamtmasse: m = 1740 kg Vorderachsmasse: m v = 700 kg Hinterachsmasse: m h = 1040 kg + 70 kg Fahrer Achsabstand: a = 1,9 m Anhänghöhe h = 0,43 m Getriebewirkungsgrad: η G = 0,9 Teststrecke: betonierte, ebene, gerade Messstrecke; f R =0,015 gleichmäßige Fahrbahnrauigkeit Berechnungsunterlagen 12

13 Geschwindigkeit: Schlupf: Rollwiderstandskraft: Umfangskraft: Zugleistung: Fahrwiderstandsleistung: Schlupfleistung: Nabenleistung: Effektive Motorleistung: Schlepperwirkungsgrad: s v = [m/s] t s s v v σ 0 100% 0 = = 100% s v P = P + P + P N 0 FR = m g f R [N] F U = FZ + FR [N] F v P Z Z = 1000 [kw] FR v PF = 1000 [kw] F v0 σ P = Z S 10 5 [kw] Z R P P N e = [kw] ηg P η = Z 100 [%] P e S 0 [kw] Berechnungsunterlagen 13

14 Sensorik: Kraftmessdose (HBM) 5t à Messung der Zugkraft Messverstärker mit digitaler Ausgabe à Eigenbau Kalibrierung: 1 V entspricht N Messtechnischer Aufbau 14

15 Versuch Nr. Anzahl Umdrehungen n Zeit t [s] Weg s [m] Spannung U [V] Bemerkung S a = - Freie Fahrt - S b = - Geschoben; s 0 =(s a +s b )/2 Versuchsdaten 15

16 Aufbau des Protokolls Einleitung Versuchsbeschreibung (Aufbau und Durchführung) Ergebnisse: Berechnung von σ, F U, P Z, P F, P S, P N, P e, η Diagramme a) Verlauf von Zugkraft und Schlepperwirkungsgrad in Abhängigkeit vom Schlupf. b) Leistungen in Abhängigkeit vom Schlupf. c) Schlupf und Schlepperwirkungsgrad in Abhängigkeit von der Zugkraft. d) Verlauf der Leistungen in Abhängigkeit von der Zugkraft Diskussion der Versuche Fehlerquellen Auswertung 16

17 2. Versuchsteil Bestimmung von Motorkennlinien Bestimmung von Motorkennlinien 17

18 Ziel - Ermittlung der Leistungsfähigkeit und Leistungscharakteristik des Motors - Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs Methode - Aufnahme der Volllastkennlinie Bestimmung von Motorkennlinien 18

19 Testschlepper Hersteller: John Deere Typ: 7800 Motor: 6 Zylinder, 7636 cm 3, Turbolader, 125 kw/170 PS Messgeräte 19

20 Zapfwellen-Leistungsprüfstand Hersteller: MAHA Prinzip: Wirbelstrombremse Angezeigte Messgrößen: Leistung, Drehmoment, Drehzahl Messgeräte 20

21 Messgrößen: - Bremsleistung P Zapfwelle [kw] - Drehzahl n Zapfwelle [U/min] - Kraftstoffverbrauch B anz [l/h] Berechnete Größen: - Motordrehzahl n Motor [1/min] - Motorleistung P Motor [kw] (unkorrigiert, korrigiert) - Motordrehmoment M Motor [Nm] - Zapfwellendrehmoment M ZW [Nm] - absoluter und spezifischer Kraftstoffverbrauch B [g/h], b [g/kwh] Gegebene Größen: - Luftdruck p= 1022,3 [mbar] - Umgebungstemperatur T= 18 [ C] - Zapfwellenübersetzungsverhältnis i zw = 0,5 - Dichte des Dieselkraftstoffes ρ= 830 [g/l] - Wirkungsgrad des Zapfwellengetriebes η zw = 0,95 Rechengrößen 21

22 Messpunkt n ZW [1/min] P ZW [kw] B anz [l/h] Versuchsdaten 22

23 Umrechnung zwischen Zapfwelle und Motor n = Motor n i ZW ZW M Motor = M ZW η i ZW ZW Umrechnung zwischen Leistung und Drehmoment P = M ω = M f 2π = M n 2π 60 Korrigierte Motorleistung für Normzustand (DIN 70020) 0, 65 K d 1000 mbar = p T 293K Berechnung des absoluten und spezifischen Kraftstoffverbrauchs B = B anz ρ b e = P B P Motor, korr Motor,Norm = K d P Berechnungen 23

24 Fendt Favorit 926 Nennleistung bei Nenndrehzahl Maximalleistung Maximalmoment Drehmomentanstieg bei Drehzahlabfall Abregellinie Quelle: DLG Motorkennlinien 24

25 Auswertung 1. Einleitung 2. Versuchsbeschreibung (Aufbau und Durchführung) 3. Ergebnisse - Berechnung der unkorrigierten und korrigierten Drehmomente und Leistungen - Eintragen der 4 Kennlinien (P Mot,korr, M Mot,korr, b e und B in Abhängigkeit von n in ein Diagramm 4. Fehlerbetrachtung 5. Diskussion der Ergebnisse Auswertung 25

26 Abgabe der Ausarbeitungen: The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again. er:?? Stuttgarter: bis zum im Sekretariat 26

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