Ballastierung oder die Optimierung der Lastenverteilung und des Reifendrucks bei Allradantrieb oder Vier-Rad-Antrieb. Nachfolgender Artikel beschreibt eine Optimierungsmöglichkeit für Praktiker um schneller voranzukommen, Kraftstoff und Zeit zu sparen.
Ausgleichsgewichte/Ballastierung und angepasster Reifeninnendruck sind besonders bei schwerer Bodenbearbeitung wichtig. Dadurch bekommen Sie die Zugkraft Ihrer Maschine auf den Boden, Sie minimieren den Radschlupf und steigern die Energieeffizienz.
Das Ziel: mit der richtigen Balance schneller vorankommen und dabei den Reifenverschleiß verringern und Kraftstoff einsparen
Landwirtschaftliche Ballastierung hat zum Ziel, durch günstige Verteilung der Radlasten Schlupf zwischen Reifen und Untergrund zu minimieren und damit den Spritverbrauch zu reduzieren bzw. die Flächenleistung zu erhöhen. Gleichzeitig ist das Ziel den Boden zu schonen, die Bodenverdichtung und die Deformation zu minimieren.
Mit der richtigen Ballastierung können Sie die Zugkraft des Schleppers deutlich erhöhen. Damit reduzieren Sie den Schlupf/den Gleitanteil/das Durchrutschen zwischen Reifen und Untergrund. Das bedeutet höhere Flächenleistung und damit wiederum einen geringeren Kraftstoffverbrauch.
Jedoch benötigt der Schlepper die Zusatzgewichte nur, wenn Sie hohe Zugkräfte übertragen z.B. bei schwerer Bodenbearbeitung mit Allradantrieb. Für alle anderen Arbeiten sollten Sie Gewichte soweit möglich minimieren. Denn die Zusatzgewichte führen z.B. bei Straßenfahrten zu einem Mehrverbrauch an Kraftstoff und höherem Reifenverschleiß.
Die wesentlichen in der Praxis beeinflussbaren Faktoren sind der Reifendruck, die Höhe der Krafteinleitung an der Arbeitsmaschine und natürlich die zusätzliche Achslast/die Ballastierung.
Das Berechnungsmodell, der digitale Zwilling
Für das Gespann Schlepper und Arbeitsmaschine handelt es sich um ein einfaches mechanisches System, das in der Theorie durch die Technische Mechanik, durch Triebkraftmodelle berechenbar ist. Durch die Ballastierung wird der Gesamtschwerpunkt verschoben, für die jeweilige Anwendung optimiert. Nachfolgend ist jedoch der Fokus auf der praxisnahen Vorgehensweise.
Die Triebkraft-Schlupf-Kurve oder Reibwert-Schlupf-Kurve beschreibt die Triebkraft bzw. die übertragbare Reibung in Abhängigkeit vom Schlupf. Der Schlupf setzt sich aus mehreren Anteilen zusammen, wie Deformationen und einem Gleitanteil. Gerade dieser Gleitanteil sollte möglichst gering gehalten werden, weil er den Boden schädigt und den Energiebedarf erhöht. Geübte Fahrer kennen das Maximum in der die Kraft am besten auf den Boden übertagen werden kann. Bei Kraftfahrzeugen wird dafür auch das ABS (Anti-Blockier-System) eingesetzt.
Natürlich beeinflusst auch der Schlepper selbst die Ergebnisse. Ebenso das angehängte Bodenbearbeitungsgerät und die Bodenart. Diese beeinflussen die erforderliche Zugkraft des Schleppers und damit die Ballastierung. Das heißt, für jede schwere Bodenbearbeitung sollte eine passende Ballastierung ermittelt werden.
Die Gewichtsverteilung des Schleppers selbst, ohne Arbeitsgerät
Hier lohnt sich ein Blick in die Betriebsanleitung. Statische Achslasten können aus Datenblättern entnommen werden oder durch eine Waage für die jeweilige Achse getrennt ermittelt werden. Damit hat man einen Anhaltspunkt bei Arbeiten mit Arbeitsgeräten die die Achslast nicht verändern. Die Theorie und Praxis zeigt jedoch, dass sich die Achslasten durch das Arbeitsgerät und vor allem die erforderlichen Zugkräfte (Momente) verändern. Deswegen ist eine genauere Ermittlung im Betrieb sinnvoll.
Die während des Versuchs konstant gehaltenen Einflüsse
Die Motordrehzahl
Die Motordrehzahl wird gemäß des Motorkennfeld eines Ackerschleppermotor im optimalen Bereich bei 1'700 Umdrehungen pro Minute betrieben und konstant gehalten.
Der Reifeninnendruck
Der Reifendruck ist vom Gewicht abhängig, bzw. kann an Hand des Gewichts und der Untergrundbeschaffenheit ermittelt werden.
Mit geringerem Druck wird der Reifen breiter und damit die Flächenpressung auf den Untergrund geringer. Die übertragbare Zugkraft steigt (ein Grund für die breiten Reifen in der Formel 1).
Die zulässige Obergrenze zu überschreiten ist lebensgefährlich, weil der Reifen bersten kann. Die zulässige Untergrenze gemäß Herstellerangaben sollte jedoch ebenfalls nicht unterschritten werden um den Reifen durch Walken, entstehende Wärme nicht zu beschädigen. Inzwischen gibt es von Reifenherstellern Apps zur Berechnung des Luftdrucks für Ackerschlepper-Reifen. Zudem gibt es Reifendruckanzeigen und -überwachungen.
Das manuelle Pumpen und Ablassen ist recht aufwändig. Deshalb gibt es auch hier Abhilfemöglichkeiten, wie
- Halbautomatische Reifenbefüller (übernimmt zumindest die Drucküberwachung und Abschaltung beim Befüllen) bzw. Entlüftungs-Ventil/Luftablass-Ventil, die selbsttätig bis zur gewünschten Druckuntergrenze entlüften
- Automatische Reifendruckregelanlage z.B. von Unimog oder Fendt VarioGrip
Die nachfolgend beschriebene Durchführung kann für verschiedene Reifendrücke wiederholt werden.
Die veränderten Einflüsse und die Durchführung der Ballastierung während der Feldarbeit
Die Idee für Praktiker: Die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit während der Feldarbeit messen und dabei die Achslast variieren. Die Achslast wird solange verändert bis eine maximale Fahrgeschwindigkeit und damit ein minimaler Radschlupf erreicht ist.
Bei der Arbeit, durch ein veränderbares Frontgewicht das optimale Arbeitsergebnis ermitteln. Der wassergefüllte Tank wird während der Bodenbearbeitung langsam entleert. Die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit wird dabei kontinuierlich gemessen. Damit ist es leicht das optimale Frontgewicht zu ermitteln und dabei das Arbeitsergebnis zu kontrollieren. Auch der Einfluss des Luftdrucks in den Reifen und die erforderliche Zugkraft für unterschiedliche Schare wird so messbar.
Die Visualisierung und Möglichkeiten zur Bestimmung der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit
Die am Display angezeigte Geschwindigkeit ist in der Regel die Raddrehzahl, nicht die Fahrgeschwindigkeit. Die angezeigte Geschwindigkeit berücksichtigt also nicht den Reifenschlupf. Zum Anderen ist diese Anzeige sehr ungenau. So ist es wichtig die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit ausreichend genau zu messen. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten:
- Die Geschwindigkeitsmessung durch ein lastfreies Zusatzrad. Jeder kennt vermutlich das 5. Rad/ein zusätzliches Messrad bei Test-Autos. Für die Feldarbeit bietet sich die Verwendung eines Dosierrades an z.B. wie bei einer Sämaschine.
- Geo-Daten (Satelliten-Navigation, Tempo-Apps/Tacho-Apps, oder ggf. das eingebaute Mess-System eines Schleppers). Hinweis: zu überprüfen ist die Messgenauigkeit bzw. mit welcher Messtoleranz diese Messung erfolgt.
- Weg- oder Entfernungsmessung. Das ist bei einer geradlinigen Bewegung einfach möglich z.B. die Länge eines Ackers. Zusätzlich messen wir die für diese Strecke benötigte Zeit z.B. mit einer Stoppuhr. Daraus können Sie einfach die tatsächliche durchschnittliche Geschwindigkeit (Weg pro Zeit) berechnen.
Die Veränderung der vorderen Achslast durch einen entleerbaren Wassertank oder einzelne Gewichte
Im einfachsten Fall starten wir mit einem vollen Wassertank und entleeren diesen in mehreren Schritten. Wir merken uns die Wassermenge bei der die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit maximal ist.
Der Vorteil: Der Fahrer kann selbst online verbessern/optimieren. Mit der Erhöhung der tatsächlichen Geschwindigkeit (alles bleibt gleich nur die Ballastierung wird verändert) kann die Kraftstoffeinsparung geschätzt oder berechnet werden. Das sollte motivieren für die jeweilige Feldarbeit mit dem korrekten Gewicht zu ballastieren und ggf. auch den Fahrstil zu optimieren.
Für die späteren Arbeiten mit diesem Schlepper und diesem Arbeitsgerät kann natürlich das optimal ermittelte Gewicht des Wassertanks durch ein entsprechendes Ballastierungsgewicht ersetzt werden.
Die Ergebnisse
Entwickelt wurde eine einfache praxisnahe Möglichkeit um die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit für unterschiedliche Ausgleichsgewichte/Ballastierungen zu ermitteln. Dadurch können Sie auf einfache Weise und direkt während der Arbeit, für Ihre Randbedingungen das Optimum ermitteln. Dadurch sparen Sie langfristig Zeit, Energie, Kraftstoff und schonen zudem Ihren Grund und Boden.
Das Diagramm zeigt die gemessene tatsächliche Fahrgeschwindigkeit für unterschiedliche Ausgleichsgewichte. Durch die Ballastierung werden bei gleicher Leistung und gleichem Kraftstoffverbrauch sehr unterschiedliche Ergebnisse erzielt. Mit der richtigen Balance kommen Sie schneller voran. Sie verringern die Belastung für Mensch und Maschine, zudem den Reifenverschleiß und den Kraftstoffverbrauch.
Unser Angebot, Ihr Vorteil
Folgende Bereiche gehören zu unseren Kompetenzen
- Verleih der Messtechnik, der erforderlichen Messgeräte für die eigene Durchführung der Messung
- auf Wunsch, die Anleitung vor Ort
- auf Wunsch, die Auswertung und Visualisierung der Ergebnisse und der optimalen Betriebsbereiche
- das Berechnungsmodell, der digitale Zwilling
- die App zur Visualisierung und Optimierung
Fragen Sie uns nach der kostenfreien detaillierten Anleitung bzw. nach der Verfügbarkeit der Messgeräte. Weitere Details erläutern wir Ihnen gerne in einem persönlichen Gespräch. Nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf
Link zur Kontakt-Seite