Modellierung, Simulation und Optimierung des horizontalen Bewegungsverhaltens eines landwirtschaftlichen Spritzgestänges/licenses/by/4.0)

Anna-Gret Borchert, Reinhard Schmidt
2015 LANDTECHNIK   unpublished
In diesem Beitrag wird eine Methode zur realitätsnahen Abbildung des horizontalen Bewe-gungsverhaltens von landwirtschaftlichen Spritzgestängen und zur Reduzierung der Größe des Simulationsmodells präsentiert. Des Weiteren werden Lösungsansätze zur Reduzierung der Gestängeschwingungen vorgestellt und mithilfe einer Simulation verglichen. Dabei wird gezeigt, inwieweit das Schwingungsverhalten des Gestänges bei großen Arbeitsbreiten durch ein passives Tilgungssystem und eine aktive
more » ... tive Schwingungsisolierung verbessert werden kann. Schlüsselwörter Pflanzenschutz, Spritzgestänge, Schwingungstilgung, Simulation Bei Pflanzenschutzgeräten zeigt sich ein deutlicher Trend hin zu mehr Schlagkraft und zu individu-eller, gezielter und damit kostengünstiger und umweltschonender Ausbringung. Die Erhöhung der Schlagkraft ist u. a. durch die Vergrößerung der Behältervolumina, höhere Fahrgeschwindigkeiten, eine schnellere Anpassung an wechselnde Bedingungen und die Vergrößerung der Gestängebreite möglich. Allerdings steigen die Bauteilbelastungen mit zunehmender Gestängegröße und-masse an, wodurch sich auch das Schwingungsverhalten des Gestänges in Richtung niedrigerer Eigenfrequen-zen verändert, sodass es zu größeren Schwingungsamplituden kommen kann (Schranz 2014). Relativbewegungen des Spritzgestänges zum Grundgerät in Fahrtrichtung, die durch eine perma-nente Schwingungsanregung und die Elastizität des Gestänges verursacht werden, führen zu einer ungleichmäßigen Belagsverteilung. Im Hinblick auf die weitere Steigerung der Gestängebreite und be-sonders auf eine Verbesserung der Belagsverteilung ist es notwendig, das Schwingungsverhalten des Spritzgestänges weiter zu optimieren. So kann erreicht werden, dass nur die Mindestmenge ausge-bracht werden muss und die Wirtschaftlichkeit sowie die Umweltfreundlichkeit der Pflanzenschutz-geräte erhöht wird. Aufbau des Simulationsmodells Der Vergleich verschiedener Lösungsansätze zur Optimierung des Schwingungsverhaltens des Spritzgestänges erfolgt auf Basis einer Simulation, die mit der Software Matlab/Simulink durchge-führt wird. Beim Modellaufbau wird das Ziel verfolgt, die Dynamik eines Pflanzenschutzgestänges so genau wie möglich abzubilden und die Berechnungszeit so gering wie möglich zu halten. Dazu wird die Theorie der modalen Transformation und Reduktion angewendet, wodurch ein Modell eines linearen Ersatzsystems mit wenigen Freiheitsgraden entsteht.
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