Beschreibung
P 1279 – Konstruktionsempfehlungen für den materialeffizienten Einsatz höherfester Stahlrohre und -profile in landtechnischen Bodenbearbeitungsmaschinen
Die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit moderner Landmaschinen und Geräte steigen stetig und der damit einhergehenden Entwicklung stehen enorme Herausforderungen gegenüber. Mit Blick auf diese Entwicklungstrends entsteht ein Zielkonflikt zwischen der geforderten Leistungsfähigkeit, den zulässigen Maschinengewichten und dem wirtschaftlich verfügbaren Kostenrahmen.
Diese Problematik wird im Projekt aufgegriffen und anhand von landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsmaschinen, zu denen z.B. Bodenfräsen, Grubber, Eggen und Pflüge zählen, untersucht. Diese Bodenbearbeitungsmaschinen bieten ein großes Potenzial zum leichtbauoptimierten und materialeffizienten Einsatz von höherfesten Stählen, da es sich um profilintensive Konstruktionen handelt, in denen traditionell Standardwerkstoffe (z.B. S355) eingesetzt werden. Die konstruktive Auslegung erfolgt üblicherweise noch erfahrungsbasiert ohne Kenntnis der genauen Belastungen, wodurch eine optimale und werkstoffgerechte Konstruktion erschwert wird. Im Rahmen des Forschungsprojektes wird ein äquivalentes Prüfkollektiv für Bodenbearbeitungsgeräte erstellt. Die Grundlage dafür bilden realitätsnahe Messfahrten mit einem Bodenbearbeitungsgerät. Das Prüfkollektiv bildet die Grundlage für die betriebsfeste Auslegung von landtechnischen Bodenbearbeitungsgeräten.
Parallel zu der Ermittlung des Lastkollektivs werden Ermüdungsfestigkeitsuntersuchungen an drei Konstruktionsdetails, die häufig in der Landtechnik vorkommen, sowie an einem Musterbautel durchgeführt. Auf Basis der experimentellen Ergebnisse wird eine Kerbfallempfehlung für diese Details erarbeitet. Anhand numerischer Parameterstudien erfolgt eine Variation wesentlicher geometrischer Parameter, sodass als Ergebnis der numerischen Analysen entsprechende Formeln bereitgestellt werden, welche die Ermittlung der Spannungskonzentrationsfaktoren für die zugrundeliegenden Konstruktionsdetails ermöglichen.
Veröffentlichung:
2021
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. T. Ummenhofer, Prof. Dr.-Ing. Ch. Schäfers
