Giessener Elektronische Bibliothek

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Physikalisch-mechanische Auswirkungen ausgewählter Schlepperfahrwerke auf das Bodengefüge im Weinbau unter besonderer Berücksichtigung neuartiger Vierraupenfahrwerke

Physical and mechanical effects on soil-structure in viticulture induced by selected tractor undercarriage-systems with special regard to novel four track machines

Fischer, Christian


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URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-111579
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2014/11157/

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Weinbau , Bodenverdichtung , Fahrwerke
Freie Schlagwörter (Englisch): viticulture , soil compaction , undercarriage
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung I, Institut für Technik der Hochschule Geisenheim
Fachgebiet: Agrarwissenschaften, Ökotrophologie und Umweltmanagement fachübergreifend
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 23.09.2014
Erstellungsjahr: 2014
Publikationsdatum: 30.10.2014
Kurzfassung auf Deutsch: Der weinbaulich genutzte Boden unterliegt als Produktionsfaktor einer intensiven Nutzung. Dabei fördert eine hohe Mechanisierungsintensität die Entstehung von Verdichtungszonen in den unterschiedlichen Bodenhorizonten. Begünstigt wird der Prozess der Bodenverdichtung durch eine wiederholte Überlastung des Bodengefüges infolge hoher Fahrzeug- und Gerätemassen, verminderter Bodentragfähigkeit oder der hohen kumulativen Anzahl der Überfahrten während der regelmäßigen Standzeit eines Weinbergs.
Die vorliegende Arbeit stellt eine vergleichende Untersuchung der fahrzeugverursachten Bodenbeanspruchung und Verdichtungswirkung an, wobei neuartigen Vierraupentraktoren eine besondere Berücksichtigung und Konzeptbewertung erfahren. Als Kriterien zur Bewertung der verschiedenen Fahrwerksvarianten wurden die Bodendruckspannung in verschiedenen Tiefen sowie die überfahrtsinduzierte Veränderung des Bodeneindringwiderstands herangezogen. Darüber hinaus wurden spezifische Kenngrößen der Weinbautraktoren anhand der landtechnischen Grundlagenliteratur evaluiert. Methodisch wurde auf die etablierten Verfahren der Bodendruckmessung unter Verwendung hydraulischer Schlauchdrucksonden zurückgegriffen. Ebenso erfolgten grundlegende Experimente zur Evaluation des Antriebsschlupfverhaltens, der Rollwiderstands- und Triebkraftkoeffizienten sowie fahrwerksspezifischer Wirkungsgrade.
Die Ergebnisse bestätigten die erwarteten Vorzüge der Raupen- und Bandfahrwerke nicht uneingeschränkt. Die Bodendruckmessungen zeigten eine heterogene Druckverteilung in der Kontaktfläche der Bandfahrwerke, welche deutlich von einer idealen Verteilung abwich. Unter einzelnen Laufwerksrollen konnten Zonen höchster Bodendrücke nachgewiesen werden. Insgesamt zeigten die Bandfahrwerke eine tendenziell verminderte zeitgewichtete Gesamtdruckbeanspruchung. Für beide Bandfahrwerke wurde allerdings eine höhere Verdichtungsintensität anhand des gemessenen Bodeneindringwiderstands nachgewiesen. Aus der Grundlagenliteratur bekannte Zusammenhänge und Kausalitäten waren weitestgehend auf die Fahrwerke der Weinbautraktoren übertragbar. Dabei zeigten die Bandfahrwerke ein vorteilhaftes Schlupf- und Triebkraftverhalten.
Kurzfassung auf Englisch: Agricultural soils used for growing grape vines are distinguished by an intensive land use. Especially a high intensity of agricultural mechanization benefits soil compaction in different horizons. Soil compaction can be considered as a result of repeated overloading of the specific soil bearing capacity. Especially high vehicle weights and high numbers of repeated passes in the same rut promote the formation of compaction zones during the regular physical life of the vineyard.
The main aim of the carried out study was to compare the vehicle induced soil stress and compaction. Objects of investigation were typical narrow tractors used in German and Central European viticulture. The tractors were equipped with tires and tracks. The following classification criteria were defined: vertical soil stress measured in varying depths and vehicle induced change of penetrometer resistance. Common parameters like rolling resistance, traction ratio, slip and efficiency were additionally tested and compared with indications published in basic literature of agricultural engineering. Soil stress was measured with hydraulic pressure sensors.
The results of the experiments did not confirm expected advantages of the tracked vehicles compared to wheeled tractors. Soil stress measurement showed a heterogeneous pressure distribution in the contact area of the tracked vehicles. Highest stress levels were proved beneath single rollers of the tracked vehicles. However, time-weighted soil stress was lower for the tracked vehicles than for the wheeled tractor. In contrast, the passages of both tracked vehicles resulted in higher penetrometer soil resistances in the vehicle’s ruts than the corresponding passages of the wheeled tractor. Published parameters regarding the driving mechanics allowed a transfer to narrow tractors used in viticulture. The tested tracked vehicles showed a better slip and tractive performance.
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