Untersuchungen zur Lastverteilung auf einem Grubberschar

Von:

Johannes Bührke

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Die Entwicklung von Bodenbearbeitungswerkzeugen wird durch ökologische und ökonomische Faktoren wie den Energiebedarf oder den Werkzeugverschleiß vorangetrieben. Bei der Entwicklung und Optimierung von Einzelwerkzeugen werden klassische Methoden zunehmend durch numerische Simulationsverfahren ergänzt. Die Oberflächen-Interkation des Bodens mit dem Werkzeug sowie die dabei wirkenden Kräfte und Flusszustände stehen im Fokus dieser Arbeit, da sie die Grundlage für verschiedene weiterführende Fragestellungen darstellen. Das Wissen über die Verteilung der Gesamtwerkzeugkräfte auf der Oberfläche des Werkzeugs ist dabei ein besonderer Gegenstand der Untersuchung. Die Ermittlung von Gesamtwerkzeugkräften, Oberflächenkräften und des Bodenflusses erfolgt mit experimentellen und simulativen Methoden. Neben dem Einfluss des Prozesses durch die Untersuchung von verschiedenen Bearbeitungstiefen und -geschwindigkeiten, wird insbesondere der Boden in die Untersuchungen miteinbezogen. Kategorisch unterschiedene Bodenzustände erzeugen im Experiment und in der Simulation durch ihre mechanischen Eigenschaften signifikante Unterschiede in ihrer Werkzeuginteraktion. Der bewertende Vergleich der Simulationsergebnisse mit experimentellen Messdaten zeigt, wie gut sich die verschiedenen Bodenzustände und Prozessparameter abbilden lassen und welche Abweichungen auftreten können. Der praktische Nutzen einer validen Simulationsmethode wird anhand eines grundlegenden Reibmodells zur Beschreibung der Oberflächenreibung dargestellt. Es wird gezeigt, wie sich diese Oberflächenreibung, als Indikator für den Verschleiß, auf dem Werkzeug zusammensetzt, verteilt und vom Bodenmodell sowie dem Prozess beeinflusst wird.