Integration eines Sensorsystems in die Gegenschneide eines selbstfahrenden Feldhäckslers zur Erfassung der Messerschärfe und des Schneidspaltes

Abstract

Diese Diplomarbeit behandelt die Integration von mindestens zwei Sensoren in die Gegen-schneide eines selbstfahrenden Feldhäckslers zur Erfassung der Messerschärfe und des Schneidspaltes. Aktuell entscheidet nur die subjektive Wahrnehmung des Fahrers darüber, wann und mit welcher Intensität die Messer eines selbstfahrenden Feldhäckslers geschliffen werden. Aus diesem Grund ist man bestrebt, ein Messsystem zur Schärfebestimmung der Häckselmesser zu installieren und somit die Effizienz in Bezug auf Häckselqualität, Messer-standzeit und Kraftstoffverbrauch zu steigern. Nach einer eingehenden Patentrecherche zur Verschleißmessung bei Feldhäckslern werden verschiedene Sensorprinzipien und Integrationsvarianten bewertet. Die anschließende Fes-tigkeitsuntersuchung durch eine Übertragung der Belastungsgrenze der Originalgegen-schneide auf die neue „intelligente“ Gegenschneide, einer Worst-Case-Untersuchung und einer Dauerfestigkeitsanalyse, erfolgt mit einer aus der Bewertungsmatrix hervorgetretenen Variante. Die Ergebnisse zeigen, dass entweder ein induktives oder ein magnetoresistives Messprinzip die besten Voraussetzungen zur Vermessung der Schleifffacette der Häckselmesser schafft. In weiterer Folge ging aus der Festigkeitsuntersuchung hervor, dass sich die am geringsten gefährdete Position für den Sensor an der jeweiligen Messermitte der mittleren zwei Messerreihen einer John Deere Häckseltrommel befindet. Es zeigt sich auch, dass die neue Gegenschneidenform durch die Integration der Sensoren an der Position der äußeren zwei Messerreihen den Festigkeitsansprüchen genügt und laut Bewertungsmatrix drei bevorzugte Integrationsvarianten hervortreten.

This diploma thesis contains the integration of at least two sensors in the shearbar of a self-propelled forage harvester to measure the knife sharpness and the clearance. Actually the subjective awareness of the operator decides when and how many grinding cycles are needed. Therefore it should be an attemption to install a measurement-system for the sharpness monitoring to increase the efficiency of the cutting quality, the lifetime of the knives and the fuel consumption. After a detailed patent research for the wear-measuring in self-propelled forage harvesters, different measurement principles and varieties of integrations are evaluated. The mechanical strength analysis, through a transfer of the maximum load of the original shearbar to the new „intelligent“ shearbar, the worst case analysis and the long life fatique strength analysis are made with the result of the evaluation matrix integration types. The results show, that an inductive or a magnetoresistive measurement system has the best qualifications to measure the width of the grinding facet of the cutting knife. Based on the mechanical strength analysis, the best position for the sensors would be at the two knive rows in the middle of a John Deere cutterhead. But also the position at the outer two knive rows lasts the demands of the mechanical strength. Three preferred types of integration types are the result of the evaluation matrix.