Simulationsbasierte Methodik zur Analyse und Bewertung des Leistungsbedarfs landwirtschaftlicher Maschinen am Fallbeispiel eines Gantry-Fahrzeugs

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines modular aufgebauten Simulationsmodells, mit dem sowohl konventionelle als auch alternative Maschinen- und Prozesskonzepte in der Landwirtschaft analysiert und bewertet werden können. Im Mittelpunkt steht dabei die Untersuchung von Effizienz und Leistungsbedarf mobiler landwirtschaftlicher Arbeitsmaschinen unter Berücksichtigung zunehmender Maschinenleistungen und Maschinenmassen. Am Beispiel des Gantry-Konzeptes wird gezeigt, wie innovative Fahrzeug- und Bewirtschaftungssysteme in landwirtschaftliche Verfahren integriert und hinsichtlich ihrer technischen Eigenschaften bewertet werden können.
Das entwickelte Simulationsmodell basiert auf physikalischen Zusammenhängen und ermöglicht eine realitätsnahe Abbildung von Ernte- und Bodenbearbeitungsprozessen. Hierzu werden einzelne Teilmodelle für Fahrwerk, Antriebsstrang, Mähdrescher und Bodenbearbeitung miteinander gekoppelt. Die Interaktion zwischen Boden sowie Rad- und Raupensystemen wird über ein Fahrwerksmodell beschrieben, während ein Antriebsstrangmodell hydraulische, mechanische und elektrische Antriebssysteme berücksichtigt. Zusätzlich werden einsatzbedingte Massenänderungen, beispielsweise durch die Befüllung eines Korntanks, sowie die bei der Bodenbearbeitung auftretenden Zugkräfte modelliert.
Im Gegensatz zu einer isolierten Betrachtung einzelner Maschinen verfolgt die Arbeit einen ganzheitlichen verfahrenstechnischen Ansatz, der die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Maschinenkomponenten und Einsatzbedingungen berücksichtigt. Mithilfe spezifischer Simulationen werden unterschiedliche Maschinenkonfigurationen und Einsatzszenarien hinsichtlich ihrer Effizienz und Flexibilität untersucht. Die Ergebnisse zeigen insbesondere Vorteile von Raupenfahrwerken bei hohen Maschinenmassen. Darüber hinaus wird deutlich, dass die Auslegung des Antriebsstrangs einen wesentlichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und Einsatzmöglichkeiten landwirtschaftlicher Arbeitsmaschinen besitzt.