Momentanpol in der Agrartechnik

Präsentation zum Thema: "Momentanpol in der Agrartechnik"—  Präsentation transkript:

1 Momentanpol in der Agrartechnik

2 Momentanpol allgemein
Der Momentanpol ist eine geometrische Größe ist ein Bezugspunkt für den momentanen/augenblicklichen Bewegungszustand eines Körpers / Gegenstands verändert ständig seine Lage Befindet sich ein Körper in Bewegung, so genügen 2 Bewegungsrichtungen und eine Geschwindigkeitskomponente, um den Bewegungszustand des Körpers eindeutig zu beschreiben. Mit dem Momentanpol lassen sich dann Geschwindigkeiten anderer Körperteile bestimmen.

3 Momentanpol eines bewegten Körpers
Bewegungsrichtung ist bekannt Geschwindigkeit ist ein Vektor mit Betrag und Richtung v2 v1 P1 v1 Bewegungs-geschwindigkeit ist bekannt Bewegungs-geschwindigkeit durch Momentanpol und v1 vorgegeben P3 l1 l3 v3 v1 l1 Momentanpol Strahlensatz 

4 Momentanpol in Verbindung mit Fahrwerken
Bei den mobilen Arbeitsgeräten werden oftmals anspruchsvolle Fahrwerke eingesetzt, um bestimmte Bewegungsabläufe zu realisieren. Im Vordergrund steht in der Regel das Ziel, bodenschonend und verschleißarm zu arbeiten.

5 Geschwindigkeiten an Traktorrädern
va vi Die Räder bewegen sich auf unterschiedlichen Kreisbögen. Die Geschwindigkeiten aller Räder sind unterschiedlich. li αa < αi la Die Einschlagwinkel der Vorderräder sind unterschiedlich. Momentanpol

6 Gezogene Pflanzenschutzspritze mit starrer Deichsel
Momentanpol

7 Gezogene Pflanzenschutzspritze mit gelenkter Deichsel
Momentanpol

8 Gezogene Pflanzenschutzspritze mit gelenkten Rädern
Momentanpol

9 Radstellungen bei einem Tandemfahrwerk
Momentanpol

10 Momentanpol in Verbindung mit dem Viergelenkgetriebe
In der Agrartechnik hat insbesondere das Viergelenkgetriebe eine besondere Bedeutung. Viergelenkgetriebe kommen zur Anwendung bei Heckkraftheber Verbindung Schlepper und Gerät Förderelement Raffer in Ballenpresse Klappmechanismus Rahmen Einzelkornsämaschine Schließmechanismus Deckel, Hauben Geräteaufhängung Säaggregate Gestängeaufhängung Pflanzenschutzspritze

11 Antrieb des Viergelenkgetriebes
Koppelkurve C Koppel B Schwinge A Kurbel A0 B0 Gestell

12 Viergelenkgetriebe Die Kurbel wird angetrieben mit n = 120 min-1 = 2 s-1 Der Radius der Kurbel beträgt r = 30 cm Die Umfangsgeschwindigkeit errechnet sich zu B A v1 A0 B0

13 Geschwindigkeiten im Viergelenkgetriebe
entsprechend dem Strahlensatz gilt Momentanpol v2 l2 P2 v2 l1 l1= 1,3 m l2 = 0,5 m P1 v1

14 Bestimmen des Momentanpols
C B A0 B0 A Momentanpol

15 Bestimmen des Momentanpols
C Momentanpol B A0 B0 A

16 Kurbelschwinge für ein Raffergetriebe
Guttransport Förderkanal

17 Raffergetriebe in der Hochdruckpresse

18 Kräfte im Viergelenkgetriebe
Die verschiedenen punktuell am Körper (Koppel beim Viergelenkgetriebe) auftretenden Geschwindigkeiten stehen in einem bestimmten Verhältnis zu einander, wie auf der Folie dargestellt. Die Bewegungsgeschwindigkeiten v1 an der Antriebskurbel wird beispielsweise mit Hilfe der Koppel übersetzt in die Abtriebsgeschwindigkeit v2 am Koppelendpunkt. Das Verhältnis der Geschwindigkeiten beträgt An dem Koppelendpunkt wirkt die Kraft F2 in Richtung der Bewegungsgeschwindigkeit - z.B. beim Raffergetriebe während des Transports von Halmgut. Diese Kraft F2 verursacht an der Kurbel die Kraft F1. Diese Kräfte stehen im umgekehrten Verhältnis wie die Geschwindigkeiten zu einander. Die Produkte aus Geschwindigkeit und Kräften sind konstant ( Energie – Erhaltungssatz)

19 Kräfte im Viergelenkgetriebe
Das Geschwindigkeitsverhältnis lässt sich durch das Längenverhältnis ersetzen so dass sich ergibt Daraus lässt sich wiederum das Momentengleichgewicht bilden Die durch einen Körper übertragbaren Kräfte lassen sich somit wie die Geschwindigkeiten bezogen auf den Momentanpol berechnen.

20 Kräfte und Geschwindigkeiten im Viergelenkgetriebe

21 Schubkurbelgetriebe M ω kleine Geschwindigkeit hohe Kraft F1 v1 v2 F2
hohe Geschwindigkeit kleine Kraft F2

22 Ballenpresse Schubkurbelgetriebe a

23 Dreipunktkraftheber Oberlenker Hubzylinder Unterlenker

24 Dreipunktkraftheber als Viergelenkgetriebe
Hubrahmen Anlenkpunkte am Traktor (Gestell) Oberlenker Rahmen am Gerät für Dreipunktanbau (Koppel) Hub- Zylinder Unterlenker

25 Düngerstreuer in der Dreipunkthydraulik Ventil in Sperrstellung
fixe Drehpunkte am Traktor FD Oberlenker Hubgestell Unterlenker virtuelle Krafteinleitung Momentanpol In der gezeichneten Situation der Dreipunkthydraulik ergibt sich der Momentanpol durch die Schnittlinien von Oberlenker und Unterlenker. Entsprechend den Grundlagen der Mechanik ist der Momentanpol der augenblickliche Drehpunkt für das Gelenksystem Dreipunkthydraulik mit angebautem Gerät. Alle Kräfte und Bewegungsgeschwindigkeiten, die in Zusammenwirken mit dem angebauten Gerät stehen, beziehen sich auf diesen Punkt.

26 Kraftverhältnisse bei angebauter Dreipunktmaschine I
Beispiel mst kg Masse des Düngerstreuers a = 0,50 m mst = 900 kg mD kg Masse des eingefüllten Düngers e = 3,50 m mD = 3000 kg Fg N Gewichtskraft b = 0,38 m AZy cm² Kolbenfläche im Hubzylinder c = 0,60 m AZy = 50,2 cm² a m Abstand Gewichtskraft d = 1,00 m c, d, f, b m Hebelarme f = 0,40 m f FH > FG FZy b FD FH FG Momentanpol c d e a q = e + a

27 Kraftverhältnisse bei angebauter Dreipunktmaschine II
FH = FG f FZy b FH FG FD Momentanpol c d e a q = e + a e + a

28 Kraftverhältnisse bei angebauter Dreipunktmaschine III
q = e + a

29 Berechnung der Hubkraft und des
Hydraulikdrucks Beispiel

30 Berechnen der Radlasten
FD FG V H f FH FV a b Zum Berechnen der Radlasten FV und FH sind die Aufstandspunkte V und H die Bezugspunkte für die auftretenden Drehmomente.

31 Berechnen der Hubkräfte
FD FH M e g Zur Berechnung der Kräfte FH im Dreipunktanbau ist der Momentanpol M der Bezugspunkt für die auftretenden Drehmomente.

32 Berechnen der Hubkräfte
FH FD D c d Zur Berechnung der Kräfte FD um den Unterlenker anzuheben ist das Gelenk D am Traktor der Bezugspunkt für die auftretenden Drehmomente.

33 Aushubkräfte Gleichung für Drehmomente bezogen auf den Momentanpol FH e = FG  q Die Hubkraft ergibt sich somit zu M FH FG e q

34 Aushubkräfte Während des Aushebens verändern sich die Längenverhältnisse bezogen auf dem Momentanpol Die Hubkraft vergrößert sich während des Aushebens M e1 q1

35 Einstellungen am Pflug
Pflüge müssen an der Dreipunkthydraulik so angebaut werden, dass die Pflugschare sich selbst einziehen, das Stützrad aber nur wenig belastet wird kein Querkräfte auftreten, die durch Lenkeinschlag ausgeglichen werden müssen. Zwei Momentanpole kommen dabei zur Wirkung. 1. Ideeller Führungspunkt Ideeller Zugpunkt Quelle: Meiners/Bucks/Hegemann/Rempfer Fachkenntnisse Landmaschinen Mechaniker

36 Kräfte am Mähwerk vF vF M M
Beim Auftreffen auf ein Hindernis wird das Mähwerk angehoben. Durch die Schubkräfte wird das Mähwerk entlastet. Es entsteht ein unruhiger Lauf. Beim Auftreffen auf ein Hindernis wird das Mähwerk nach unten gedrückt. Durch die Schubkraft wird das Mähwerk auf den Boden gedrückt. Es erhöhen sich die Reibkräfte.

37 Kräfte am Mähwerk vF vF M Kette M   vF vF M   M  

38 Übertragene Kräfte beim angebauten Scheibengrubber
virtuelle Krafteinleitung Momentanpol F0 FU F0 FU FB Bodenkräfte k MD = FB x k FU

39 Schubkurbelgetriebe – Aufgabe
Die Skizze zeigt das Antriebssystem für den Presskolben einer Großballenpresse. Der Pressdruck beträgt in der momentanen Situation pD = 50 kN m² Zeichnen Sie für diesen Zustand den Momentanpol ein. Wie groß ist die auf den Kolben wirkende Fp? Die Kolbenfläche hat die Maße b = 1,2 und h = 0,92 m. Fp = kN

40 Schubkurbelgetriebe – Aufgabe
3. Die Kolbengeschwindigkeit in dem dargestellten Zustand beträgt vk = 1,5 m/s. Wie groß ist die Umfangsgeschwindigkeit vn an der Antriebskurbel? 4. Wie groß ist die augenblickliche Pressleistung Pp? 5. Wie groß ist die Antriebsleistung an der Antriebskurbel? Der Wirkungsgrad des Gelenkgetriebes beträgt η = 0,8 vn = m/s Pp = kW PA = kW

41 Schubkurbelgetriebe – Aufgabe
6. Wie groß ist die Drehzahl der Antriebskurbel? 7. Wie groß ist das Antriebsmoment MA an der Antriebskurbel? 8. Wie groß ist die rechtwinklig wirkende Kraft FA an der Antriebskurbel 9. Wie groß ist die in Richtung der Kolbenstange wirkende Kraft Fk? Zeichnerische Lösung Maßstab 1kN ≜ 1 cm. n = /min MA = kNm FA = kN Fk = kN