Reibkraftreduzierung durch hochfrequente Schwingungsanregung am Beispiel der Bodenbearbeitung

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Im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens soll die Möglichkeit der Reibkraftreduzierung durch hochfrequente Schwingungsanregung am Beispiel der Bodenbearbeitung untersucht werden. Vorversuch unter Zusammenarbeit mit dem Institut für Dynamik und Schwingungen (IDS) der Universität Hannover haben sehr viel versprechende Ergebnisse mit einer Reduktion der Zugkraft um ca. 50 % gezeigt.Für das Forschungsvorhaben soll am Institut für Landmaschinen und Fluidtechnik (ILF) der TU Braunschweig ein stationärer Versuchsstand errichtet werden, mit welchem gezielte Untersuchungen zur Reibkraftreduzierung durchgeführt werden. Hierbei sollen zunächst einfache Geometrien wie Platten durch Ultraschall angeregt und untersucht werden. Durch diese Modelle lassen sich grundlegende Ergebnisse bezüglich der Reibkraftreduzierung ermitteln. Anschließend werden die gewonnenen Ergebnisse auf verschiedene Werkzeuge eines Bodenbearbeitungsgerätes (Schar, Zinke, etc.) angewendet. Verschiedene Böden werden diesen Werkzeugen mit Hilfe kleiner Bodenrinnen zugeführt und die dabei an den Werkzeugen auftretenden Kräfte und Leistungen gemessen. Bei der Durchführung der Versuche mit und ohne Schwingungsanregung der Werkzeuge können Rückschlüsse auf die dabei benötigen Leistungen und die Leistungseinsparung durch die Schwingungsanregung gezogen werden. Die Versuche sollen unter Variation von verschiedenen Parametern durchgeführt werden, die die Bodenarten und –zustände, die Werkzeugeigenschaften, die Schwingungsanregung sowie die Vortriebsgeschwindigkeit betreffen. Weiterhin sind Versuche im Feldeinsatz zur Verifikation der Ergebnisse mit dem stationären Versuchstand durchzuführen. Der für die Schwingungsanregung notwendige Schwingungsgenerator wird im Rahmen des parallel zu diesem Forschungsvorhaben beantragten Antrages „Piezoelektrische Anregung hochfrequenter Schwingungen zur Reibungsreduktion bei der Bodenbearbeitung“ des IDS erarbeitet. Die Durchführung der Versuchsreihen erfolgt am ILF unter interdisziplinärer Zusammenarbeit des IDS und ILF. Gesamtziel dieses Forschungsvorhabens ist es, das Potential der Reibkraftreduzierung durch hochfrequente Schwingungsanregung für die Bodenbearbeitung zu untersuchen.