Hochfrequente Werkzeugschwingung zur Zugkraftreduktion bei der Bodenbearbeitung

Aufgrund des großen Einflusses des Zugkraftbedarfs von Bodenbearbeitungsgeräten auf den Kraftstoffverbrauch in der Getreideproduktion, spielt die Reduktion von Zugkräften seit vielen Jahren eine wichtige Rolle in der Forschung und Entwicklung von Bodenbearbeitungsgeräten. In dieser Arbeit wurde daher der Ansatz untersucht, den Zugkraftbedarf in der Bodenbearbeitung durch hochfrequente Werkzeugschwingungen zu reduzieren. In den theoretischen Grundlagen wird die Reib- und Zugkraftreduktion mittels schwingender Bodenbearbeitungswerkzeuge im Wesentlichen aufgrund einer temporären Richtungsumkehr der Reibgeschwindigkeit erläutert. Zur Überprüfung der theoretischen Überlegungen wird in praktischen Versuchen ein spezieller Ultraschallzinken hinsichtlich seines Zugkraftbedarfs und seiner Arbeitsqualität mit und ohne Ultraschallanregung beim Einsatz in einer Bodenrinne vermessen. Für alle durchgeführten Versuche konnte eine Reduktion der Zugkräfte durch den Schwingungseinfluss nachgewiesen werden. Insbesondere beim Einsatz des Ultraschallzinkens in Verbindung mit Kompost als Versuchsboden erreichte die Zugkraftreduktion eine Höhe von mehr als 50 %. Zusätzlich konnte durch den Schwingungseinfluss bei nahezu allen Versuchen eine Verbesserung der Bodenkrümelung und des Bodenflusses beobachtet werden. Zu berücksichtigen ist jedoch, dass der Energiebedarf zum Betrieb des Ultraschallsystems bei den untersuchten Versuchsparametern die durch die Zugkraftreduktion einzusparende Leistung deutlich übersteigt. Daher sollte für weiterführende Forschungsaktivitäten der Ultraschallzinken hinsichtlich eines stabileren und energieeffizienteren Betriebs weiterentwickelt werden.