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Ausgangssituation

 

Im landwirtschaftlichen Großbetrieb ist der selbstfahrende Mähdrescher vorherrschend. Der Durchsatz der Maschinen dieser Ausführung liegt bei einer Korndurchsatzleistung von 20 bis 80 t/h. Die hierfür erforderlichen Antriebsleistungen liegen im Bereich zwischen 100 bis 440 kW. Bislang wurden Produktivitätssteigerungen von selbstfahrenden Erntemaschinen durch größere Breiten des Schneidwerks und des Bearbeitungskanals, funktionelle Verbesserungen sowie durch eine stetige Leistungserhöhung der Dieselmotoren erzielt.

Die Erhöhung der installierten Leistung ist verbunden mit leistungsfähigeren Motoren, größer dimensionierten Kraftübertragungselementen sowie der Gewichts- und Bauraumzunahme der Maschinen. Erntemaschinen sind damit heute am gesetzlichen Limit von Transporthöhe und Transportbreite, sowie zulässigen Achslasten. Deshalb bedarf es zur Steigerung der Produktivität und der Flächenleistung nicht nur einer Vergrößerung der Arbeitsbreiten und Steigerung der installierten Motorleistung, sondern auch der Umsetzung neuer Maschinenkonzepte und bauraumoptimierter und energieeffizienter Antriebskonzepte.

 

 

Ziele

 

Zukünftig werden elektromechanisch wirkende Antriebskomponenten in mobilen Landmaschinen im Zuge von Energieeffizienzmaßnahmen und Funktionalitätserweiterungen an Bedeutung gewinnen. Mit derartigen Lösungsansätzen lassen sich zentrale sowie dezentrale Antriebe und damit verbunden Leistungsübertragungsstränge vereinfachen. Steigerungen der Arbeitsproduktivität werden auch durch höhere Auslastung der installierten Leistung durch Automatisierungslösungen erzielt. Kostengünstige drehzahlveränderliche Antriebslösungen können helfen, Grenzen heutiger Riemen- und Kettenantriebe zu erweitern und gleichzeitig die höheren Antriebsleistungen übertragen. Die technische Entwicklung hin zu Elektroantrieben oder zumindest in einer ersten Etappe zu Hybridlösungen, wie sie gegenwärtig in der Verkehrstechnik stattfindet, wird auch die mobile Landtechnik erfassen.

Elektrische Antriebe ermöglichen neue Strategien des Antriebsstrangmanagements und helfen gleichzeitig das Energiekonzept der Zukunft vorzubereiten. Mit den zur Verfügung stehenden Informationen, wie Drehmoment und Drehzahl, ist der Leistungsfluss im Antriebsstrang bekannt. Individuelle und stufenlose Drehzahl- und Drehmomenteinstellungen erlauben höchste Flexibilität bei der Auslegung von Funktion und Konstruktion der Antriebselemente.

 

Ziel des Entwicklungsprojektes ist es, die rotatorischen Antriebe eines Getreideschneidwerkes zu elektrifizieren. Dabei wird in einem geschlossenen System die Erzeugung, Umformung, Speicherung und Weiterleitung zum Leistungsverbraucher einschließlich des dazugehörigen Energiemanagements realisiert. Für Schneidwerke mit Arbeitsbreiten über 30 Fuß soll ein gesteigerter Nutzen erzielt werden, der aus der hervorragenden Steuer- und Regelbarkeit von elektrischen Antrieben resultiert. Darüber hinaus erlaubt die Verwendung von elektrischen Antrieben neben einer geplanten Gewichtsreduzierung eine Einsparung von Bauraum an den Seitenwänden durch Integration der Antriebe in die Funktionselemente. Diese Integration ermöglicht eine Systemvereinfachung durch Verringerung der vielen Antriebs- und Übertragungselemente. Der freiwerdende Bauraum verkleinert deutlich, die Bereiche an den Seiten des Schneidwerkes, in denen keine Schnitt- und Förderprozesse stattfinden können. Dadurch wird das Überfahren des Bestandes verringert und die Manövrierbarkeit an Rändern und Hindernissen verbessert.

Das Systemkonzept des voll elektrifizierten Antriebsstranges mit allen Verbrauchern ist in oben stehender Abbildung dargestellt. Die generatorisch erzeugte elektrische Energie wird in einen Gleichstromzwischenkreis abgegeben aus dem die Leistungselektronik nach Bedarf die verbrauchenden E-Maschinen versorgt. Vorhandene Schnittstellen für Leistung und Information zum Mähdrescher bleiben in Form der Gelenkwelle und des existierenden CAN-Bus erhalten.