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Traktoren, 06.09.2012

STUFELOSE GETRIEBE AUCH FÜR DEN STEILHANG?

Bergaufwärts ohne Schlupf, Stillstand ohne Auskuppeln und konstante Motordrehzahl - das alles sind Wünsche, die Weingärtner an ihre Schlepper im Steilhang haben.
Die Vario-Technik von Fendt verspricht all das. Die Forschungsanstalt Geisenheim hat sich die Schlepper mal genauer angesehen.
 
Der Weinbau als landwirtschaftliche Sonderkultur orientiert sich bei der technischen Entwicklung traditionell an der Flächenlandwirtschaft. Eine besondere Problemstellung ist jedoch das begrenzte Platzangebot im Weinbau, hervorgerufen durch Kulturformen wie der Spaliererziehung der Weinbergsreihen. Die Zeilenbreiten liegen hier im Bereich von 1,80 und 2,20 Meter, wobei die Außenbreite der eingesetzten Schlepper etwa 0,6 Meter geringer als die Zeilenbreite sein sollte. Somit muss die Baugröße der in Ackerschleppern verwendeten Komponenten zuerst an diese Verhältnisse angepasst werden, um einen Einsatz im Weinbau zu ermöglichen.
Ein Beispiel hierfür ist das stufenlos leistungsverzweigte Getriebe, das als Vario-Getriebe der Firma Fendt 1996 erstmals serienmäßig in Ackerschleppern Verwendung fand. Ein bedeutender Vorteil dieses Getriebes gegenüber herkömmlichen Schaltgetrieben ist die Entkopplung von Motordrehzahl, Geschwindigkeit und Zapfwellendrehzahl. Diese Vorzüge können sich auch im Weinbau positiv auswirken, unter anderem im Steillagenweinbau durch stufenlose Anpassung der Fahrgeschwindigkeit zum Ausgleich von Radschlupf. Mit Einführung des Vario-Getriebes in einer neuen Modellreihe von Weinbergstraktoren bietet die Firma Fendt AGCO diese Technik seit 2009 auch im Weinbau an.
Im Rahmen einer Masterarbeit wurde die Eignung des stufenlosen Getriebes im Weinbau in Feldversuchen untersucht. Daneben ermittelte eine Praxisumfrage Akzeptanz und Erfahrungen von Anwendern nach der ersten Weinbergssaison. Zusätzlich wurden Leistungsmessungen durchgeführt.
 

LEISTUNGSMESSUNG AN DER HECKZAPFWELLE

Die Leistung des Schleppers bei Messung an der Heckzapfwelle hat ihren höchsten Wert bei 1900 1/min mit 75,48 kW (Abbildung 1). Hinsichtlich der werksseitig angegebenen reinen Motorleistung von 81 kW bei 1800 1/min (Messwert 75,24 kW) ist ein Leistungsverlust, bedingt durch das Getriebe, von rund sieben Prozent zu verzeichnen. Dies ist ein hervorragender Wert, der bei vielen Ackerschleppern erreicht wird, aber bei Schmalspurschleppern noch nie ermittelt wurde.
Bemerkenswert auch der Drehmomentanstieg von 44 Prozent bei Abfall der Drehzahl um 33 Prozent von 2100 auf 1400 1/min. In früheren Untersuchungen wurden maximale Werte von 25 Prozent bei einem Schmalspurschlepper und zwischen zehn und 20 Prozent bei den anderen untersuchten Schmalspurschleppern gefunden. Dies bedeutet insbesondere mehr Sicherheit bei Fahrten bergwärts.
 

SO FUNKTIONIERT ES

Die Vario-Getriebe sind einfach aufgebaute stufenlose Getriebe nach dem Prinzip der Leistungsverzweigung (Abbildung 2). Die vom Dieselmotor kommende Leistung wird in einem Planetensatz (2) verzweigt, das heißt auf einen hydrostatischen (grün) und einen mechanischen (blau) Zweig verteilt und anschließend vor dem Achsantrieb wieder summiert.
In niedrigen Geschwindigkeiten erfolgt die Kraftübertragung größtenteils über den stufenlos regelbaren hydrostatischen Teil des Getriebes. Mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit wird die Antriebsleistung vorwiegend über den mechanischen Getriebeteil übertragen (Abbildung 3).
Mit der zunehmend mechanisch übertragenen Leistung wird der bei höheren Geschwindigkeiten durch Strömungs- und Leitungsverluste schlechter werdende Wirkungsgrad des hydrostatischen Zweiges ausgeglichen. Die Variabilität der Hydrostatik und der gute Wirkungsgrad des mechanischen Getriebeteiles werden so gut miteinander kombiniert, dass sich im direkten Vergleich mit Stufengetrieben nur geringe Unterschiede zeigen.
Gerade im Teillastbereich ist die Entkopplung von Motordrehzahl und Fahrgeschwindigkeit, das heißt die beispielsweise unabhängig von der Arbeitsgeschwindigkeit regelbare Zapfwellendrehzahl vorteilhaft. Die Einführung stufenlos leistungsverzweigter Getriebe erforderte den Einbau von Regelelektronik (Traktor-Management-System TMS), um die Motordrehzahl und Getriebeübersetzung gemeinsam regeln zu können. Damit ist es möglich, entweder die Motordrehzahl an eine gewünschte Fahrgeschwindigkeit anzupassen oder umgekehrt.
 

Voraussetzungen im Steilhang

Primäre Strategie im Steillagenweinbau sollte die Reduzierung der Produktionskosten sein, zum einen, um die wirtschaftliche Grundlage der Winzerfamilien zu sichern, zum anderen, um die Kulturlandschaft zu erhalten und eine Sozialbrache zu verhindern. Zur Senkung der Produktionskosten kann die weitgehende Mechanisierung beitragen. Die Grenzhangerschließung durch geeignet mechanisierte Bewirtschaftungsformen und die Überführung von Seilzug- in Direktzuganlagen sind elementar. Es können so, bis auf die Ernte, alle mechanisierten Arbeiten im Ein-Mann-Verfahren durchgeführt werden. Mit Einführung der Vario-Baureihe sind nun alle Vorteile der leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe im Weinbau nutzbar.
Bei allen Arbeiten kann die Fahrgeschwindigkeit unabhängig vom Arbeitsvorgang an herrschende Bedingungen angepasst werden, ohne dass der Gesamtwirkungsgrad schlechter ist als bei herkömmlichen Stufengetrieben. Zudem ist es möglich, durch den aktiven Stillstand im Hang ohne Bremsoder Kupplungsbetätigung anzuhalten.
 

Die Haftung stimmt

Die besondere Leistung des Vario-Getriebes wird in der verbesserten Steigfähigkeit und höheren Sicherheit in Steillagen gesehen und auch gezielt vom Hersteller beworben. Zur Untersuchung dieser These dienten Versuchsfahrten in einem Steillagenweinberg der Forschungsanstalt Geisenheim mit verschiedenen Anbaugeräten und unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten (Abbildung 4). Im Mittel liegt die Steigung in der abgesteckten Messstrecke (rote Markierung) bei 41 Prozent. Im Kuppenbereich am Zeilenausgang steigt diese bis 52 Prozent. Bei den Messfahrten wurde der Schlupf bestimmt. Wird dieser zu groß, wird die Rutschgrenze überschritten, die Räder drehen durch. Damit ist im Steilhang die Grenzsteigung erreicht.
Die Schlupfmittelwerte des Schleppers liegen mit allen Anbaugeräten in der Messstrecke zwischen neun und zehn Prozent. Absolut gesehen sind diese Werte im optimalen Bereich. Nach Renius (1985) liegt bei etwa zehn Prozent der günstigste Laufwerkwirkungsgrad. Auch im Kuppenbereich wurden durchschnittlich nur 13 Prozent Schlupf gemessen. Der Schlepper konnte diese Steigung problemlos ohne merklichen Haftungsverlust bewältigen.
 

Die Vario-Baureihe im Praxiseinsatz

Nach Angaben von Fendt wurden bis zur Intervitis im April 2010 bereits 1000 Schlepper der neuen Baureihe ausgeliefert. Dadurch ergibt sich eine große Anwendergruppe, die während der Weinbausaison 2009/2010 Erfahrungen mit dem neuen Schlepper sammeln konnte. Diese Erkenntnisse sollten mit einer Praxisumfrage zur Unterstützung der bei den Feldversuchen gesammelten Ergebnissen und subjektiven Eindrücken des Versuchsfahrers beitragen.
Grundsätzlich erhebt die Umfrage keinen Anspruch auf Repräsentativität. Die Stichprobengröße ist dazu nicht ausreichend. Knapp ein Fünftel der befragten Betriebe besitzen nach eigenen Aussagen Rebanlagen mit einer maximalen Hangneigung, die nach Definition (über 30 Prozent) den Steillagenflächen zuzuordnen sind. Der Großteil der Käufer sieht den Mehrwert technischer Ausstattungsmerkmale wie Traktor-Management-System (100 Prozent) und Profiausführung (87 Prozent) und den damit verbundenen Nutzen.
Wird die Sicherheit und der Fahrkomfort im steilen Gelände beurteilt, so ist der persönliche Eindruck bei der Fahrt mit dem Fendt Vario deutlich besser als bei einem Schlepper mit Schaltgetriebe. Vor allem die konstante Kraftschlüssigkeit des Getriebes und das Wegfallen der Kupplungsbetätigung fallen positiv auf. Die Möglichkeit, den Schlepper durch Neutralstellung des Fahrhebels oder des Fahrpedals in den aktiven Stillstand zu versetzen, ist beispiellos. In jeder Fahrsituation fühlt der Fahrer sich sicher. Gerade im Kuppenbereich, in dem traditionell mit einem Schaltschlepper das Anhalten vermieden wird, ist dies mit dem stufenlos angetriebenen Schlepper bei Bedarf ohne Weiteres möglich.
Die Eingewöhnungsphase beim Fendt Vario wird von den Befragten in Schulnoten als gut bezeichnet, der Nutzen der Tempomat-Funktion wird mit 1,2 bewertet. Ein ähnliches Ergebnis erhält mit 1,3 die TMS-Funktion. Komfort und Ergonomie des Schleppers können eine durchschnittliche Bewertung von 1,6 erzielen. Das Preis-/ Leistungsverhältnis wird etwas schlechter mit 2,5 eingeschätzt. Dazu kritisiert ein Anwender die bei diesem Preisniveau fehlenden Sicherheitseinrichtungen wie Wegfahrsperre und individueller Zündschlüssel.
Frei formulierte Anmerkungen zu Komfort und Ergonomie sind die mittelmäßige Qualität des Fahrersitzes, die begrenzte Übersicht nach vorne und das unbeabsichtigte Einschalten eines Hydraulikventils beim Einsteigen. Das Gros der Anwender verwendet den Fahrmodus „Fahrpedal" und sieht momentan keinen Vorteil im ungewohnten Modus „Fahrhebel" (Joystick). Bei der Nennung von Vor- und Nachteilen können 22 der 31 Befragten keine Nachteile erkennen. Zweimal wird die nötige Betätigung der Feststellbremse bei stillstehendem Verbrennungsmotor genannt. Aus der Vielzahl der genannten Vorteile seien zusammenfassend die Kernaussagen stichpunktartig dargestellt:
  • Stufenlose von der Motordrehzahl unabhängige Fahrgeschwindigkeit
  • permanenter Kraftschluss
  • Motor-/Getriebesteuerung via TMS
  • wegfall Kupplungsbetätigung
  • empomat-Funktion
  • ermüdungsfreies Fahren
  • Kraftstoffeinsparung
  • komfortable Kabine und
  • Fahrerentlastung.
Die Befragung der Anwender nach der ersten Saison mit der neuen Vario-Baureihe erweiterte die Resultate der Feldversuche und bestätigte die subjektiven Empfindungen des Versuchsfahrers. Gerade das beschriebene gesteigerte Sicherheitsgefühl in Steillagen wird in der Umfrage belegt. Mit knapp 75 Prozent fühlt sich der Großteil der Anwender sicherer als in einem Schaltschlepper.
Bei Gruppierung der Umfrageergebnisse nach maximaler Hangneigung fällt auf, dass alle Anwender, deren Flächen mit der größten Hangneigung in die Kategorie Steillage fallen, sich „sicherer" fühlen. Die Nennung „kein Unterschied" ist vor allem bei den Betrieben mit eher flachen Anlagen zu finden.
 

Fazit

Wird eine verminderte Geschwindigkeit erforderlich, ist bei Schleppern mit Stufengetrieben in der Regel ein Schaltvorgang nötig. Gerade im Weinbau sind viele Anbaugeräte zapfwellenbetrieben, was eine konstante Motordrehzahl erfordert. Das stufenlose Getriebe macht die Reduzierung der Geschwindigkeit bei gleichbleibender Motordrehzahl möglich. So wird in Steillagen die Sicherheit erhöht, da der Kraftschluss im Getriebe nicht durch einen Schaltvorgang unterbrochen wird. Einerseits kann der Schlepper stets über die Bremswirkung des Verbrennungsmotors kontrolliert werden, andererseits entfällt der Moment des Einkuppelns und damit ein denkbarer Haftungsverlust. Im Kuppenbereich von Weinbergen kann dies zum Durchrutschen der Antriebsräder führen, wodurch der Schlepper die Steigung nicht bewältigen kann. Die Ergebnisse der Praxisumfrage bestätigen dies. Das Sicherheitsgefühl wird mit dem Vario-Getriebe deutlich gesteigert.
 

Medium

 
  • Die Forschungsanstalt Geisenheim ist eine der ältesten Forschungseinrichtungen des Wein- und Gartenbaus im deutschsprachigen Raum.
  • Im Rahmen einer engen Verknüpfung mit der Hochschule RheinMain werden in Geisenheim rund 1000 Studierende der Fachrichtungen Weinbau und Oenologie, Getränketechnologie, Gartenbau sowie Landschaftsarchitektur von den Mitarbeitern der Forschungsanstalt in Vorlesungen und Übungen mit betreut.
  • Ziel unserer Arbeit ist es, innovative Forschungen in anwendbare Handlungsansätze für die Praxis umzusetzen und anzubieten, um deren Konkurrenzfähigkeit zu stärken. Die zukünftigen Diplomingenieure, Bachelors und Masters sollen sowohl national als auch international Leitungsfunktionen in den von uns vertretenen Industrien übernehmen können.
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