2 Fahrmechanische Grundlagen mobiler Arbeitsmaschinen - tubIT

Fahrmechanische Grundlagen
2 Fahrmechanische Grundlagen mobiler
Arbeitsmaschinen
2.1 Bodenkunde
Der Boden ist für mobile Arbeitsmaschinen in zweierlei Hinsicht von großer Bedeutung:
.
1. Mobile Arbeitsmaschinen bewegen sich auf Boden fort. Jedes Landfahrzeug benötigt einen
Untergrund auf dem es sich fortbewegen kann. Je nach Art des Fahrwerkes muß die
Vortriebskraft in den Untergrund eingeleitet werden bzw. der Boden muß die Triebkräfte
aufnehmen. Ansonsten würden Räder oder Ketten durchdrehen. Im weitesten Sinne sind auch
Straßen aus Asphalt oder Beton als Boden zu betrachten, denn sie stellen lediglich künstliche,
vom Menschen geschaffene feste Böden (Fels) dar, die sich besonders gut zum Befahren
eigenen.
2. Der Boden ist das Hauptproduktionsmittel für die pflanzliche Erzeugung und damit auch
indirekt für die tierische Produktion und für den Menschen. Boden ist in seiner Bedeutung
praktisch durch kein anderes Produktionsmittel zu ersetzen. Die Fruchtbarkeit des Bodens
beruht im wesentlichen auch auf der Tätigkeit von Bodenbakterien, Pilzen, Algen und
sonstigen Kleinlebewesen. Mobile Arbeitsmaschinen, im speziellen Landmaschinen, stehen
mit diesem Produktionsmittel in einer besonderen Beziehung, da sie für die pflanzliche und
tierische Produktion genutzt werden. Gleiches gilt auch für Forst- und Kommunalmaschinen.
Erdbaumaschine, die ebenfalls zu den mobilen Arbeitsmaschinen zählen, bearbeiten in erster
Linie den Boden.
2.1.1 Zusammensetzung des Bodens
Im folgenden soll Boden näher beschrieben werden. Der Boden wird hierbei nicht nur in seinen
physikalischen Eigenschaften beleuchtet, sondern es sollen auch die biologischen Eigenschaften mit
betrachtet werden.
Der Boden setzt sich aus mehreren Bestandteilen zusammen :
• Feststoffe (Verwitterungsprodukte aus Gestein, organische Bestandteile, Mineralien)
• Flüssigkeit (Wasser)
• Gas (Luft)
Die Anteile an Festsubstanz, Luft und Wasser sind in einem Dreiphasensystem in Bild 2-1 dargestellt.
2-1

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Bild 2-1: Dreiphasensystem (typische Volumenverteilung) /Ric-01/
In Tabelle 2-1 sind die wichtigsten Kennwerte von Böden aus Bild 2-1 dargestellt.
Tabelle 2-1: Kennwerte von Böden
Wassergehalt
Sättigungsgrad
Porenzahl
Porenanteil
hart
Kennwerte Definitionen Zusammenhang
halbfest
10 20
feste
Zustandsform
steif
30 40
Bild 2-2: Konsistenzen von Böden
m
w =
m
w
d
V
S r =
V
V
e =
V
p
s
V
n =
V
weich
50
p
w
p
Wassergehalt
Bildsamkeitsbereich
breiig
60 70
2-2
zähflüssig
80 90
n
e =
1−
n
e
n =
1+
e
flüssige
Zustandsform
100 %
Da sich mobile Arbeitsmaschinen über Böden fortbewegen ist deren Konsistenz sehr wichtig. Bild 2-2
zeigt die verschiedenen Konsistenzen von Böden in Abhängigkeit des Wassergehaltes. Zum Befahren
eignen sich nur harte und halbfeste Böden. Grundsätzlich gilt: Je größer der Wassergehalt ist, desto
geringer eignet sich der Boden zum Befahren.

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Typische Volumenverteilung
Die Volumenverteilung der drei Phasen ist sehr unterschiedlich. Sie kann durch Arbeitsmaschinen wie
Verdichtungswalzen verändert werden. Auch das Befahren des Bodens mit Traktoren oder
Erdbaumaschinen führt zu einer Veränderung der Volumenverteilung, die sich z. B. negativ auf die
Wurzelausbildung auswirken kann. Mit Bodenbearbeitungsmaschinen, (Pflüge, Grubber,
Tiefenlockerer) kann der Bodenverdichtung entgegengewirkt werden.
Erfahrungswerte für Porenvolumenanteile für verschiedene Bodenzustände sind in Tabelle 2-2
dargestellt.
Tabelle 2-2: Erfahrungswerte für Porenvolumenanteile
Zustand des Bodens Porenvolumenanteil n
frisch bearbeitet 60 %
bearbeitet und abgesetzt 50 %
gute Naturstruktur 42 - 48 %
Grenze für Pflanzenwuchs 36 - 40 %
Als Faustwert für einen guten Pflanzenwuchs gilt n ≈ 45 % (bindige Böden auch etwas mehr,
Sandböden etwas weniger).
2.1.2 Bestandteile der Bodensubstanz (Textur des Bodens)
Die Bestandteile Sand, Schluff, Ton und Tonböden sind wie folgt definiert /ILM1-00/:
• Sand heißen alle Erdstoffe, die einen Korndurchmesser von 0,06...2,0 mm besitzen. Grob-Sand
0,6...2 mm, Mittel-Sand 0,2...0,6 mm, Fein-Sand 0,06...0,2 mm.
• Schluff (Kornfraktion), der Korndurchmesser liegt zwischen 0,002 und 0,06 mm. Man
unterscheidet Fein-Schluff 0,002...0,006 mm, Mittel-Schluff 0,006...0,02 mm und Grob-Schluff
0,02...0,06. Ältere Bezeichnungen sind Staubsand und Mehlsand, auch Silt.
• Als Ton wird in der Bodenmechanik die Kornfraktion bezeichnet, deren Korngröße unter 0,002
mm liegt.
• Tonböden bestehen i.a. aus sehr feinen Schluffen mit einem Rohanteil, Korndurchmesser
< 0,002 mm bis herab zu 25 %. Erkennungsmerkmale: Rollen und Kneten ist in der Hand
möglich. Das Anschneiden der Oberfläche oder Ritzen verursacht eine glänzende Schnittfläche.
Durch Ritzen in der Hand erfolgt keine Zerstörung des Gefüges.
2-3

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Die Bestandteile des Bodens werden nach verschiedenen Verfahren bestimmt.
a) nach Korngröße (Siebanalyse)
Es gelten die folgenden groben Definitionen:
Art Korngröße
Stein, Geröll > 20 mm
Kies 20...2 mm
Schluff, Feinsand, Grobsand 2...0,002 mm
Ton < 0,002 mm
Die Verteilung der Korngrößen von verschiedenen Böden wird in der Regel in Form von
Summenkurven angegeben. In Bild 2-3 sind die Summenkurven für verschiedene Böden angegeben.
Bild 2-3: Korngrößenverteilung bzw. Sieblinien von Böden
Böden lassen sich mit Hilfe des dreidimensionalen Diagramms aus Bild 2-4 (nach Vorschlägen der
internationalen Bodenkunde Gesellschaft) einordnen.
Durch die Korngrößenverteilung wird das Bodenverhalten grundlegend beeinflusst, da die
volumenbezogene Oberfläche um so größer ist, je kleiner die Körner sind. Die Oberfläche lagert
Wasser mit gelösten Nährstoffen an. Je größer die Oberfläche, desto höher die Nährstoff- und
Wasserkapazität. Dieser Vorteil bei kleinen Korngrößen sorgt aber für ungünstige physikalische
Eigenschaften. Der gravierende Unterschied der volumenbezogenen Oberfläche bei unterschiedlichen
Böden soll an einem Beispiel (Grobsand und Ton) gezeigt werden.
2-4

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Bild 2-4: Dreidimensionales Diagramm zur Bestimmung der Bodenklasse
Es gilt für die Oberfläche O der Kugel (Näherung für ein Korn im Boden):
2
O = 4 π r
(2.1)
und für das Volumen V der Kugel gilt:
3
V = 4/3 π r
(2.2)
Daraus ergibt sich das Verhältnis von Oberfläche O und Volumen V:
O 3 6
= =
(2.3)
V r D
Für Grobsand (D = 1 mm) ergibt sich so ein Verhältnis O/V = 6 mm 2 /mm 3 .
Bei Ton (D = 0,001 mm) ist das Verhältnis O/V = 6000 mm 2 /mm 3 .
Dadurch hat Ton eine wesentlich größere volumenbezogene Oberfläche als Grobsand. Die Nährstoff-
und Wasserkapazität ist bei Ton dadurch ebenfalls um ein Vielfaches höher als bei Grobsand.
Die chemischen und physikalischen Bodeneigenschaften sind in Tabelle 2-3 dargestellt.
2-5

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Tabelle 2-3: Einfluß des Korngrößenkollektivs auf die Bodeneigenschaften
b) nach abschlämmbaren Bestandteilen (Schlämm-Analyse)
Bei diesem Verfahren werden die abschlämmbaren Bestandteile < 0,01 mm bestimmt. Der Anteil der
abschlämmbaren Bestandteile und die Ackerwertzahlen (AWZ) ist in Tabelle 2-4 aufgelistet.
Ackerwertzahl:
Die Gesamtbewertung des Bodens erfolgt mit Hilfe der sogenannten Ackerwertzahl (AWZ)
nach der Reichsbodenschätzung von 1934. Die AWZ stellt einen Wertmaßstab für die
Ertragsfähigkeit des Bodens dar. In die Bewertung geht ein:
• Bodenart
• Zustandsart
• Lage (Niederschläge)
• Gesteinsart
AWZ 100 (Bodenpunkte) für ertragreiche Böden.
Dies sind z.B. Schwarzerdeböden (Lößboden der Magdeburger Börde) bei ebener Feldlage, bei 600
mm Jahresniederschlag und bei 8°C mittlerer Jahrestemperatur.
2-6

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Tabelle 2-4: Bestandteile < 0,01 mm in % und Ackerwertzahl (AWZ) von verschiedenen
Bodenarten
Bodenart Bestandteile < 0,01 mm in % Ackerwertzahl (AWZ)
Reiner Sand ...10 7 (min)
Lehmiger Sand 10...18 30
Sandiger Lehm 24...29 40 - 45
Toniger Lehm 44...60 50 - 60
Ton > 60 über 60
Reiner Lößboden 100
2.1.3 Klassifizierung von Böden im Bauwesen
Für das Bauwesen interessieren die biologischen Bodeneigenschaften weniger als in der
Landwirtschaft. Im Bauwesen kommt besonders die DIN 18300. Diese Norm teilt die Böden
folgendermaßen ein:
• Klasse 1 Oberboden
Oberste Schicht des Bodens, die neben anorganischen Stoffen, z. B. Kies-, Sand-,Schluff- und
Tongemischen auch Humus und Bodenlebewesen enthält.
• Klasse 2 Fließende Bodenarten
Bodenarten, die von flüssiger bis breiiger Beschaffenheit sind und die schwer Wasser abgeben.
• Klasse 3 Leicht lösbare Bodenarten
Nichtbindige bis schwachbindige Sande, Kiese und Sand-Kies-Gemische mit bis zu 5 %
Beimengungen an Schluff und Ton (Korngröße kleiner als 0,006mm) und mit höchstens 30%
Steinen von über 63 mm Korngröße bis zu 0,01m³ Rauminhalt. Organische Bodenarten mit
geringem Wassergehalt (z.B. feste Torfe)
• Klasse 4 Mittelschwer lösbare Bodenarten
Gemische von Sand, Kies, Schluff und Ton mit mehr als 15% der Korngröße kleiner als 0,06 mm.
Bindige von leichter bis mittlerer Plastizität, die je nach Wassergehalt weich bis halbfest sind und
höchstens 30% Steine von über 63mm Korngröße bis zu 0,01m³ Rauminhalt enthalten.
• Klasse 5 Schwer lösbare Bodenarten
Bodenarten nach den Klassen 3 und 4, jedoch mit mehr als 30% Steinen von über 3mm
Korngröße bis zu 0,01m³ Rauminhalt. Nichtbindige und bindige Bodenarten mit höchstens 30%
Steinen von über 0,01m³ Rauminhalt. Ausgeprägt plastische Tone, di je nach Wassergehalt weich
bis halbfest sind.
• Klasse 6 Leicht lösbarer Fels und vergleichbare Bodenarten
Felsarten die eine inneren, mineralisch gebundenen Zusammenhalt haben, jedoch stark klüftig,
bröckelig, schieferig, weich oder verwittert sind, sowie vergleichbare feste oder verfestigte bindige
2-7

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oder nichtbindige Bodenarten (z. B. durch Austrocknung, Gefrierung, chemische Bindung).
Nichtbindige Bodenarten mit mehr als 30% Steinen von 0,01 m³ bis 0,1m³ Rauminhalt.
• Klasse 7 Schwer lösbarer Fels
Felsarten, die einen inneren, mineralisch gebundenen Zusammenhalt und ein hohe
Gefügefestigkeit haben und die nur wenig klüftig oder verwittert sind. Felsgelagerter,
unverwitterter Tonschiefer, Nagelfluhschichten, Schlackehalden der Hüttenwerke und dergleichen.
Steine von über 0,1 m³ Rauminhalt
2.2 Reifen
Am weitesten verbreitet sind bei mobilen Arbeitsmaschinen Reifenfahrwerke. Die wesentlichen
Anforderungen an Reifen sind dabei:
• hohe Tragfähigkeit
• hohe Lebensdauer
• gute Federungs- und Dämpfungseigenschaften
• gute Bodenschonung
• geringe Kosten
Die Aufgabe von Reifen ist die Kraftübertragung zwischen Fahrzeug und Boden:
• Längsrichtung � Zug- und Bremskräfte
• Querrichtung � Lenkkräfte, Kräfte bei Hangfahrt, dynamische Kräfte auf Grund von
Querbeschleunigungen
• Vertikalkräfte � Gewichtskräfte, dynamische Vertikalkräfte
Neben der Kraftübertragung, werden Reifen besonders bei Traktoren und Erdbaumaschinen auch für
Federungs- und Dämpfungsaufgaben genutzt.
2.2.1 Aufbau von Reifen
Der Aufbau von Reifen soll im folgenden an Hand des Beispieles von Traktorreifen näher erläutert
werden. Traktorreifen sind sogenannte Treibreifen, d. h. sie sollen vornehmlich Zugkräfte übertragen.
Da Traktoren universal eingesetzt werden, haben sie einen besonderen Aufbau.
Den grundsätzlichen Aufbau eines Reifens mit Felge zeigt Bild 2-5. Der Reifen besteht aus einer
Karkasse und einer Lauffläche. Die Karkasse ist zur Seite ebenfalls durch eine Gummi abgedeckt. Der
Drahtkern hält den Reifen in der Wulst der Felge. Treibradreifen sind heute meistens mit Schlauch
ausgeführt, weil sonst die Zugkraftübertragung zu stark eingeschränkt ist.
Die Karkasse verleiht dem Reifen Festigkeit. Sie besteht aus mehreren Gewebelagen (siehe Bild 2-6).
Die Festigkeit wurde früher durch die Zahl der Gewebelagen (Ply-rating) definiert, was heute wegen der
Unzulänglichkeit der Aussagekraft nicht mehr üblich ist.
2-8

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Bild 2-5: Querschnitt durch einen Traktorreifen mit Felge /Kut-89/
Die verschiedenen Bauarten lassen sich nach dem Aufbau der Karkasse einteilen in:
• Diagonalreifen (Bild 2-6 a): Die Gewebelagen laufen um 45 � diagonal versetzt von einer Wulst zur
anderen. Die Herstellung dieser Reifen ist einfacher; sie sind daher etwas günstiger zu bekommen.
• Radialreifen (Bild 2-6 b): Bei diesen Reifen, die allgemein auch Gürtelreifen genannt werden,
laufen die Lagen radial von Wulst zu Wulst. Um diese innere Lage herum ist an der Lauffläche eine
aus mehreren Gewebelagen bestehende verstärkte Lauffläche (Gürtel) angeordnet. Die Lauffläche
wird dadurch sehr stabil. Der Reifen hat aber durch die weiche Karkasse eine größere Einfederung
und dadurch eine größere Aufstandsfläche als ein Diagonalreifen. Dadurch ergibt sich ferner:
• bessere Kraftübertragung
• geringerer Bodendruck
• geringerer Rollwiderstand
• weichere Einfederung des Traktors
• höhere Lebensdauer der Lauffläche
Bild 2-6: Aufbau der Karkasse a) Diagonalreifen, b) Radialreifen /Kut-89/
Bei der Gestaltung des Profils der Reifen gilt es einen Kompromiss zu schließen: Zur Übertragung der
Zugkräfte wäre eine Anordnung der Stollen quer zur Fahrtrichtung am sinnvollsten (siehe Bild 2-7). Ein
2-9

Fahrmechanische Grundlagen
solches Profil würde aber das Fahrzeug zu Schwingungen anregen, die die Fahrsicherheit und den
-komfort erheblich beeinträchtigen. Für den Komfort wäre es sinnvoll, die Stollen in Umlaufrichtung
anzuordnen, damit es möglichst keine Laufgeräusche gibt. Dieses Profil kommt dann zum Einsatz, wenn
die Vorderreifen nicht angetrieben werden. Auf diese Weise können trotz hoher Laufruhe auch große
Lenkkräfte aufgebracht werden. Ein Kompromiss, den man durch eine größere Überlappung in der
„Komfortzone“ 1 in der Mitte der Lauffläche noch optimieren kann, ist im rechten Teil des Bildes gezeigt.
Bild 2-7: Profilgestaltung bei Traktorreifen /ILM2-02/
Eine weitere wichtige bereits angesprochene Anforderung betrifft die Selbstreinigung. Zwischen den
Stollen von Traktorreifen sammeln sich während der Fahrt auf dem Feld Bodenreste an. Diese dürfen
nicht dazu führen, dass der Reifen „aufschwimmt“ (ähnlich „Aqua-planing“ beim PKW auf regennasser
Straße) bzw. sich mit Material zusetzt, so dass der Reifen quasi kein Profil mehr hat.
Bodenaustritt
Bild 2-8: Bodenabdruck eines Treibradreifens /ILM2-02/
2-10
Fahrtrichtung
Man kann dies verhindern, indem der Reifen so montiert wird, dass die Bodenreste durch den Schlupf
der Räder bei Vorwärtsfahrt nach außen austreten können (siehe Bild 2-8). Gleichzeitig stützt sich dieser
austretende Boden nach außen an dem noch unberührten Boden ab, was die Traktion sogar erhöht.
Würde man den Reifen umgekehrt montieren, so werden die Bodenreste nach innen gedrängt. Dies führt
zum „Aufschwimmen“; die übertragbare Zugkraft sinkt.

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2.2.2 Reifenarten
Einige Treibradreifen wurden bereits in Bild 2-7 gezeigt. Zusätzlich kann die Stollenhöhe variiert werden,
wie in Bild 2-9 dargestellt. Hochstollige Reifen haben nur auf weichen Untergründen Vortele.
Bild 2-9: Stollenhöhe
Je nachdem, ob die Vorderachse angetrieben wird oder nicht, kann man dort entsprechende Reifen
montieren. Bild 2-10 zeigt einige Beispiele. Je nach Ausführung des Traktors wird heute aber
zunehmend auf der Vorderachse die gleiche (eventuell im Durchmesser etwas kleinere) Bereifung
eingesetzt wie auf der grundsätzlich angetriebenen Hinterachse.
Bild 2-10: Traktor-Frontreifen
Auch die Breite der Reifen ist besonders wichtig. Je größer die Breite desto größer ist die
Aufstandsfläche. Das hat wiederum einen geringeren Bodendruck zur Folge. Die Breite B wird immer im
Verhältnis zur Höhe des Reifens H angegeben. Einige Beispiele sind in Bild 2-11 dargestellt.
Bild 2-11: Querschnittsprofile bei unterschiedlicher Reifenbreite
Die Bezeichnung der Traktorbereifung ist genormt. Die wichtigsten Angaben sind in Bild 2-12 dargestellt.
2-11

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Bild 2-12: Bezeichnung von Traktorreifen
Tabelle 2-5: Reifentragfähigkeits-Kennzahlen (LI) und zugehörige Reifentragfähigkeiten in kg
LI kg LI kg LI kg LI kg
84
90
100
108
500
600
800
1000
116
122
127
132
1250
1500
1750
2000
2-12
140
146
150
156
2500
3000
3350
4000
Tabelle 2-6: Geschwindigkeits-Kennbuchstaben und zugehörige Höchstgeschwindigkeiten
Geschwindigkeits-
kennbuchstabe (SI)
Zulässige Höchstge-
schwindigkeit [km/h]
160
164
170
178
4500
5000
6000
7000
A1 A4 A5 A6 A8 B F
5 20 25 30 40 50 80

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Tabelle 2-7: Luftdrucksymbole
2.3 Tragfähigkeit
Luftdrucksymbol empfohlener
*
**
***
2-13
Luftdruck MPa
Die Reifenhersteller geben zum Nachschlagen der für die Zulassung erforderlichen Tragfähigkeit der
verschiedenen Reifen Kataloge heraus, denen man die aktuellen Werte entnehmen kann. Grundsätzlich
kann man aber davon ausgehen, dass die Tragfähigkeit eines Reifens mit zunehmender
Fahrgeschwindigkeit abnimmt. So werden viele Geschwindigkeitsgrenzen durch die Tragfähigkeit der
Reifen bestimmt (Tabelle 2-8).
0,16
0,24
0,32
Tabelle 2-8: Tragfähigkeitszu- und -abschläge von Traktorreifen [DIN7807]
Höchstgeschwindigkeit Tragfähigkeit in % Bemerkungen
[km/h] Treibradreifen Lenkradreifen
Frontladen (8)
140 bis Breite 460mm
130 über Breite 460mm
20 120 135
25 107 115
200 bei 25 % Überluftdruck
30 100 100 Diagonalreifen
40 80 80 Diagonalreifen
100 100 Radialreifen
60 80 Radialreifen
Eine weitere wichtige Größe ist die Reifenbreite oder besser das Verhältnis der Reifenbreite B zum
Reifenaußendurchmesser D. Die Reifen werden in 3 Kategorien eingeteilt:

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Tabelle 2-9: Einteilung von Reifen
Normalreifen B < 0,33 * D
Breitreifen 0,33 * D < B < 0,5 * D dadurch besserer Bodendruck auf weniger tragfähigen
Böden
Terrareifen B > 0,5 * D noch besserer Bodendruck bei extrem niedrigem
Reifendruck (ca. 0,035 MPa)
Die Traktortreibradreifen werden abhängig von der Traktorgröße und damit von der Leistung des
Traktors eingesetzt. Die Reifenprojektionsfläche AR berechnet sich nach der Gleichung 2.4:
A
n
R =
i = 1
∑(D ⋅ B ) (2.4)
i
n: Zahl der Treibräder
i
D: Reifenaußendurchmesser
B: Reifenbreite
Das Verhältnis der Reifenprojektionsfläche AR bezogen auf die Motornennleistung P (siehe Bild 2-13)
sinkt mit zunehmender Motorleistung, weil gleichzeitig mit der Leistung das Gewicht des Traktors
deutlich zunimmt. Dadurch kann eine höhere Zugkraft übertragen werden.
Bild 2-13: Reifenprojektionsfläche von Traktoren /Ren-85/
2-14

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2.4 Leistungsverhalten
Vergleicht man das Leistungsverhalten verschiedener Reifen-Grundbauarten (Bild 2-14), so ist
festzustellen:
• Radialreifen haben einen höheren Wirkungsgrad vor allem auf trockenem und festem Boden.
Sie haben aber keine Nachteile auf nassem und schmierenden Boden
• Hochstollen haben nur Vorteile auf nassem und schmierenden Boden
Bild 2-14: Leistungsverhalten verschiedener Reifen-Grundbauarten /Ren-85/
Da, wie später erläutert, die übertragbare Zugkraft von der vertikalen Normalkraft abhängt, werden
teilweise die Reifen mit Wasser zur Ballastierung gefüllt. Damit das Wasser im Winter nicht gefriert,
wird als Frostschutzmittel z.B. Chlorkalzium oder Chlormagnesium zugegeben.
Die sich daraus ergebenden Zusatzgewichte bei ca. 75%tiger Befüllung mit Wasser betragen je Reifen:
• 420/70 R34 290 kg
• 420/70 R38 380 kg
• 460/70 R34 440 kg
• 460/70 R38 520 kg
• 520/70 R38 600 kg
2-15

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Wassereinfüllung Restwasser
Bild 2-15: Wasserballast im Reifen /Eic-85/
2-16
W: Wasser
L: Luft
Während der Befüllung des entlüfteten Reifens wird das Rad aufgebockt, dann wird das Rad gedreht
bis sich das Ventil oben befindet (siehe Bild 2-15); danach wird das Ventil durch ein Spezialventil
ersetzt, so daß Wasser W eingefüllt und gleichzeitig die Luft L aus dem Reifen entweichen kann L1.
Bei der Entleerung wird entsprechend verfahren. Allerdings sollte sich das Ventil nun unten befinden
und normale Druckluft für das Ausblasen des Wassers sorgen. Das Wasser kann aber nur soweit
entweichen, wie das Ventil in den Reifen hineinragt. Die Wasserballastierung wird heute nicht mehr
gerne bei Traktoren angewendet, weil die Federungseigenschaften (geringes Luftvolumen)
verschlechtert werden. Dies macht sich besonders bei den heute üblichen höheren Geschwindigkeiten
stark bemerkbar, weil Bodenunebenheiten für den Fahrer stark spürbar sind. Ab ca. 15 km/h ist der
Reifen praktisch steif, weil die Zentrifugalkraft das Wasser nach außen drückt. Bei anderen
zugkraftorientierten Arbeitsmaschinen, wie Straßenfertigern, wo der Fahrkomfort von untergeordneter
Bedeutung ist, kommt die Wasserbefüllung auch weiterhin zum Einsatz. Eine Alternative zum Wasser
ist ein Spezialschaum, der in die Reifen eingefüllt wird, dessen Dichte größer als die von Wasser ist.
2.5 Kraftübertragung zwischen Reifen und Boden
Die verschiedenen Kräfte werden vom Reifen auf den Boden übertragen. Wie bereits erwähnt sind die
Stoffeigenschaften von Böden sehr unterschiedlich und wirken sich daher stark auf die Fahrmechanik
aus.
2.5.1 Druckspannungsfelder
Der höchste Druck des Reifens auf den Boden und damit die höchste Verdichtung des Untergrundes
befindet sich immer in der Mitte der Kontaktfläche. Die Größe dieser Kontaktfläche ist aber u. a. von der
Verformbarkeit des Untergrundes abhängig. Bild 2-16 zeigt die Größe dieser Fläche. Die Werte gelten
für einen Reifen 225-24 AS mit einem Luftdruck von 0,084 MPa bei einer Belastung von 5.000 N. Die
Aufstandsfläche nimmt bei weicherem Boden stark zu, d.h. der Kontaktflächendruck sinkt. Das Integral
des Druckes ist aber in allen Fällen gleich.

Fahrmechanische Grundlagen
Fall 1
linearer Verlauf, harter trockener
dicht gelagerter Boden
Fall 2
Parabel 4. Potenz normal
gelagerter und normal feuchter
Boden
Bild 2-16: Druckspannungsfelder im Boden unter dem Reifen /Söh-53/
2.5.2 Druckzwiebeln
2-17
Fall 3
Parabel 2. Potenz sehr
nachgiebiger, nasser Boden
Der Bodendruck in Folge des Maschinengewichtes wirkt sich besonders auf die Bodenfruchtbarkeit aus.
Dieser Aspekt ist besonders bei Landmaschinen von Bedeutung. Hier gilt es den negativen Einfluß des
Bodendruckes zu minimieren. Bei Erdbaumaschinen, wie den Verdichtungswalzen möchte man gerade
eine Verdichtung erzielen. In jedem Fall ist es daher unerlässlich die Wirkzusammenhänge zu kennen.
Wegen der inneren Reibung des Bodens sinkt der Druck mit der Entfernung von der Aufstandsfläche
zwar kontinuierlich ab, dennoch reichen die Druckzwiebeln (die Linien gleichen Druckes, die wie die
Schalen einer Zwiebel aufgebaut sind, werden „Druckzwiebeln“ genannt) mit zunehmender Last immer
tiefer in den Boden (siehe Bild 2-17). Daraus kann man schließen, dass der Einfluß der Last in größerer
Tiefe wichtiger ist als der des Kontaktflächendruckes.
180-24 AS 225-24 AS 280-28 AS 330-28 AS
Bild 2-17: Einfluss der Radlast auf die Tiefenwirkung des Bodendruckes (Luftdruck in allen

Fahrmechanische Grundlagen
Fällen 0,082 MPa) /Ren-85/
Der Kontaktflächendruck ist aber z.B. für den Wiederaufwuchs und die Belüftung wichtig. Bei festem
Untergrund gilt die Faustformel nach der der über die Aufstandsfläche gemittelte Kontaktflächendruck
wegen der Steifigkeit der Karkasse etwa um 0,03 bis 0,04 (bei Radialreifen) und 0,05 MPa (bei
Diagonalreifen) höher ist als der Reifeninnendruck. Bei einem festem Untergrund ist dieser Druck an den
verschiedenen Stellen der Aufstandsfläche nahezu gleich groß, weil sich der Reifen stärker verformt als
der Boden. Bei einem weichen Untergrund fällt der Druck zum Rand der Aufstandsfläche stark ab, weil
der Boden zur Seite ausweichen kann. Zu Bedenken ist ferner, dass der Druck unter den Stollen örtlich
um Faktor 4...5 ansteigen kann. Zu vermeiden ist aus botanischer Sicht auf jeden Fall ein mittlerer
Kontaktflächendruck, der größer ist als 0,1 bis 0,15 MPa. Wie in Bild 2-18 zu sehen, kann der Wert durch
Ketten oder Laufriemen deutlich reduziert werden.
Bild 2-18: Vergleich der Aufstandsflächen eines Luftreifens und eines Raupenlaufwerkes
Die gleiche Belastung verändert dagegen in der Tiefenwirkung nicht sehr viel, statt dessen verteilt sich
aber mit breiter werdenden Reifen gemäß Bild 2-19 die Last wesentlich besser; dadurch sinkt der
Spitzendruck erheblich.
Bild 2-19: Einfluss der Reifenbreite auf die Druckzwiebeln und den Spitzendruck; Belastung
immer 7 kN
2-18

Fahrmechanische Grundlagen
2.5.3 Luftdruck und Bodendruck
Neben der Breite beeinflusst aber auch der Durchmesser des Reifens und der Luftdruck im Reifen die
Kontaktflächengröße und damit den Bodendruck. Dies wird in Bild 2-20 deutlich. Ist der Luftdruck hoch,
dann hat das gedachte „starre Ersatzrad“ einen relativ kleinen Durchmesser, d.h. die Aufstandsfläche ist
klein, weil sich der Reifen nur wenig verformt. Ist der Luftdruck niedrig, ist die Aufstandsfläche
entsprechend groß.
Bild 2-20: Reifenluftdruckeinfluss auf die Kontaktfläche
Die Kontaktflächengröße lässt sich auch durch die Art des Laufwerkes beeinflussen. In Bild 2-21 sind
verschiedene Alternativen gegenübergestellt. Bei Ketten- und Riemenlaufwerken ist der Bodendruck
wegen der großen Aufstandsfläche entsprechend niedrig. Eine Zwillingsbereifung oder Gitterräder
senken den Bodendruck gegenüber einer Einfachbereifung erheblich.
Bild 2-21: Bodendruckbetrachtung für Rad- und Kettentraktoren (Motorleistung jeweils 75 kW;
nach) /ILM2-02/
2-19

Fahrmechanische Grundlagen
2.5.4 Kraftwirkung am Reifen und Verformungen im Boden
Bevor man sich mit der Kraftwirkung zwischen dem Reifen und dem Boden beschäftigt, gilt es
zunächst, sich mit der Definition des Schlupfes σ auseinander zusetzen. Betrachtet man die
Bewegung des Punktes A (Bild 2-22a) bei der Drehung eines Rades, so gilt für einen Schlupf σ = 0 der
theoretisch zurückgelegte Weg So:
S = 2 ⋅π
⋅ r
0 th
(2.5)
rth: statischer Rollradius des Reifens
a
b
c
w
A
A
A
r th
S
S o
Bild 2-22: Bewegung eines Punktes A bei Drehung eines Rades a) ohne Schlupf, b) mit
positivem Schlupf und c) mit negativem Schlupf
Wird das Rad angetrieben, so werden Zugkräfte übertragen und der real zurückgelegte Weg S ist
kleiner als So (siehe Bild 2-22 b). Das bedeutet, dass der in Gleichung 2.6 definierte Schlupf σ in
diesem Fall immer positiv ist.
S0
− S v0
−v
S v
σ = = = 1 − = 1 −
(2.6)
S v
S v
0
σ: Schlupf
S: Weg
v: Geschwindigkeit
0
0
0
2-20
S

Fahrmechanische Grundlagen
(Index 0 gilt immer für den theoretischen, schlupflosen Fall und ohne Index für den realen Fall)
Wird das Rad gebremst, dann müssen Bremskräfte auf den Boden übertragen werden. Das bedeutet,
dass der Schlupf σ in diesem Fall negativ ist (siehe Bild 2-22c), weil der real zurückgelegte Weg bei
einer Bremsung S > So ist.
Die Messung des real zurückgelegten Weges oder der Geschwindigkeit ist z.B. mit Hilfe eines Peiseler
Rades (leer und ohne Last über den Boden mitlaufendes Rad) oder über eine Radarmessung relativ
problemlos möglich. Die Messung der Drehgeschwindigkeit des Rades ω ist ebenfalls problemlos
möglich. Die größten Schwierigkeiten treten aber bei der Bestimmung von So auf.
So ergibt sich nach Gleichung 2.4 aus 2 ⋅ π ⋅ rth. Wie groß aber ist rth? Diese Angabe findet man zwar für
den statischen Fall rst auch in den Katalogen der Reifenhersteller. Der reale Wert wird aber neben dem
Reifen auch beeinflusst durch:
• Stollenhöhe (Abnutzung), Profil
• Einfederung
• Luftdruck
• Belastung, Verteilung der Belastung auf der Fläche
• Eindringung in den Boden (also Bodentragfähigkeit und –struktur)
Insbesondere der letzte Punkt ist in der Landtechnik gänzlich anders als in der Fahrzeugtechnik. Auf
hartem Untergrund verformt sich der Reifen und „federt“ ein. Hier kann man als Faustwert für die
Einfederung e mit der Definition nach Bild 2-23 überschlägig ansetzen:
e
Bild 2-23: Einfederung eines Rades auf hartem Bodem
e
D
2
D ⋅ B
≈ 3
(2.7)
3
10
e: Einfederung [cm]
D: Reifenaußendurchmesser [cm]
B: Reifenbreite [cm]
2-21
r st
B

Fahrmechanische Grundlagen
Daraus ergibt sich für rst
r
2
D D D ⋅ B
3
st = − e ≈ −
(2.8)
3
2
2
10
rst: statischer Reifenradius
Diesen Wert kann man auf hartem Untergrund auch etwa für rth einsetzen. In der Realität verformt sich der
Boden auf einem Acker bei der Überfahrt aber sehr stark. Wie diese Verformung genauer berücksichtigt
werden kann, wird später näher erläutert.
Kraftwirkung am gezogenen Rad
Für eine besseres Verständnis muss zunächst die Kraftübertragung zwischen Reifen und Boden näher
betrachtet werden. Im ersten Fall in Bild 2-24 handelt es sich z.B. um ein nicht angetriebenes Frontrad
eines Traktors. Zum Vortreiben einer Gewichtskraft FG muss die Rollwiderstandskraft FR überwunden
werden Da weitere Kräfte nicht angreifen ist die resultierende Bodenstützkraft FBoden auf die Mitte der
Radachse gerichtet. Als Faustwert für die Rollwiderstandskraft FR gilt:
F ≈ 10 %( −20%)
⋅ F
(2.9)
R
G
Reifen gezogen
Schlupf gering
negativ
Bild 2-24: Kraftwirkung am Reifen /Ren-85/
Reifen angetrieben
ohne Zugkraft
Schlupf gering positiv
Kraftwirkungen am treibenden Rad ohne weitere Zugkräfte
2-22
Reifen angetrieben
mit Zugkraft,
Schlupf positiv
Für den Fall des angetriebenen Rades ist das Antriebsmoment mit dem Moment aus der Bodenstützkraft
im Gleichgewicht. Das gilt aber nur, solange keine weitere Zugkraft aufgebracht werden muss. Es gilt
dann:
F Boden − FG
= 0
2.10)
Die Bodenstützkraft FBoden ist nur senkrecht nach oben gerichtet. Ein Schlupf σ ist auch in diesem Fall
immer vorhanden, weil die Rollwiderstandskraft FR in jedem Falle überwunden werden muß, damit sich
der Traktor bewegen kann. Der Schlupf σ ist zwar sehr klein und immer positiv (siehe Bild 2-25).
Grundsätzlich gilt, dass ein Antrieb ohne Schlupf nicht möglich ist.

Fahrmechanische Grundlagen
Kräfte
Radumfangskraft
0 Schlupf [%] 50
2-23
Rollwiderstand
Radzugkraft
(auch “Triebkraft”)
Bild 2-25: Rollwiderstandskraft FR und Radzugkraft FT in Abhängigkeit vom Schlupf s /Ren-85/
Die Größe der Rollwiderstandskraft FR bestimmt den Abstand der beiden vertikalen Kräfte FG und FBoden
voneinander bei dem angetriebenen Rad bzw. den Winkel von FBoden relativ zu FG bei dem gezogenen
Rad. Der o.g. Abstand wird auch als der „Hebelarm der rollenden Reibung f“ bezeichnet (siehe Bild 2-26).
Kraftwirkungen am ziehenden Rad
Wird das Rad angetrieben und müssen zusätzlich noch Zugkräfte FT übertragen werden, z.B. durch
Ziehen eines Anhängers oder eines Pfluges, so steht das Antriebsmoment M wiederum mit der
Bodenstützkraft FBoden im Gleichgewicht. Die Bodenstützkraft FBoden hat aber nun neben einem vertikalen
Anteil FBoden,vert auch einen horizontalen Anteil FBoden,hor. Es gilt:
F Boden,
hor − FT
= 0
(2.11)
F Boden,
vert − FG
= 0
(2.12)
Der Schlupf σ ist in diesem Fall immer positiv und kann in Abhängigkeit von der Zugkraft FT bis zum
Durchdrehen der Räder zunehmen.
Messung von rth
Hieraus kann man aber auch eine Möglichkeit herleiten, den theoretisch zurückgelegten Weg S0 (d.h. für
σ = 0) für die jeweiligen Verhältnisse genauer zu bestimmen. Dabei geht man folgendermaßen vor:
1. Messung:
• Ziehen des Traktors über Boden ziehen (geringer negativer Schlupf)
• Erfassung des zurückgelegten Weges je Umdrehung des Rades: S0,10gez (man sollte mindestens
2. Messung:
10 Umdrehungen messen)

Fahrmechanische Grundlagen
• Traktor über Boden antreiben ohne Zugkraft (geringer positiver Schlupf)
• Erfassung des zurückgelegten Weges je Umdrehung des Rades: S0,10getr. (man sollte mindestens
10 Umdrehungen messen)
σ = 0 und damit S0 liegen dazwischen:
S
0
S0,10gez
+ S0,10getr
= (2.13)
2
Entsprechend lässt sich daraus der theoretische Rollradius rth für die jeweiligen Bedingungen berechnen.
Wichtig ist, nicht außer Acht zu lassen, dass die Werte auf Grund wechselnder Bodenverhältnisse oder
Feuchtigkeit schwanken können.
2.5.5 Rollwiderstands- und Triebkraftbeiwert
Bild 2-26: Kraftwirkung am ziehenden Rad (stark vereinfacht; ohne Reibung in den Lagern)
/Ren-85/
Rollwiderstandsbeiwert
Die Kraftwirkungen am ziehenden Rad sind noch einmal in Bild 2-26 ohne Reibungskräfte im Wellenlager
zusammenfassend dargestellt. Für das Treibradmoment M gilt:
M T G
= F ⋅ r + F ⋅ f
(2.14)
M: Treibradmoment
FT: Triebkraft
FG: Gewichtskraft
f: Hebelarm der rollenden Reibung
r: wirksamer Rollradius (im Prinzip identisch mit dem vorher definierten Wert rth).
In der Literatur findet häufig zusätzlich noch die Angabe für die Radumfangskraft FU. Diese Kraft ist real
überhaupt nicht vorhanden und nur ein rechnerischer Wert.
2-24

Fahrmechanische Grundlagen
f
= FT
+ F ⋅
(2.15)
r
FU G
Mit der Definition für den Rollwiderstandsbeiwert ρ
f
ρ =
(2.16)
r
ergibt sich die einfache Gleichung:
F U = FT
+ FG
⋅ ρ
(2.17)
Für den Rollwiderstandsbeiwert ρ liegen für verschiedene Bodenverhältnisse einige in Tabelle 2-10
dargestellte Erfahrungswerte vor:
Tabelle 2-10: Erfahrungswerte für Rollwiderstandsbeiwerte r
Bodenart Vierradtraktor Kettentraktor
Sumpf
feuchter, schmieriger Boden
nasser aufgeweichter schwerer Boden
gepflügter sandiger Lehm
fester Rüben- und Kartoffelacker
loser Sand und Hochmoor
trockener Stoppelacker
feste Grasnarbe
fester Feldweg
Beton, Asphalt
dreht durch
dreht durch
0,30...0,40
0,20...0,30
0,10...0,15
0,13...0,18
2-25
0,15
0,05...0,10
0,05
0,015
0,10...0,15
0,10
0,10...0,15
Der Rollwiderstandsbeiwert ρ ist abhängig vom Reifendurchmesser D (Bild 2-27). Mit steigendem
Durchmesser nimmt der Rollwiderstandsbeiwert ρ ab. ρ sinkt verständlicherweise um so stärker, desto
weicher der Boden ist.
0,06

Fahrmechanische Grundlagen
Bild 2-27: Abhängigkeit des Rollwiderstandsbeiwertes r vom Reifendurchmesser D
Außerdem gilt:
• Diagonalreifen sind wegen der Verformung in der Aufstandsfläche schlechter (ca. 20 %) als
Radialreifen
• Schräglauf des Rades beim Pflügen ist deutlich schlechter als Geradeauslauf
• je niedriger der Luftdruck pi im Reifen desto besser; je kleiner pi desto größer ist zwar die
elastische Reifenverformung, die plastische Bodenverformung ist aber deutlich kleiner
Aus diesen Überlegungen lässt sich die Notwendigkeit für Reifendruckanlagen für Fahrzeuge
begründen, die häufig auf Straßen und Äcker fahren. Sie ermöglichen einen niedrigen Druck auf dem
Feld und einen hohen Druck auf der Straße.
Triebkraftbeiwert
Wie bereits erwähnt, wird der Schlupf größer, wenn die Triebkraft größer wird. Irgendwann ist eine Grenze
der maximal übertragbaren Triebkraft, die auf den Boden übertragen werden kann, erreicht. Dieser
Grenzwert wird als Triebkraftbeiwert κ bezeichnet. Für die Bestimmung von κ gilt:
F = κ ⋅ F
(2.18)
T
G
Der Triebkraftbeiwert κ ist also der Proportionalitätsfaktor zwischen der maximalen Triebkraft und der
Radlast (inkl. Eigengewicht des Rades). Es gilt:
FT
κ =
(2.19)
F
G
Der Triebkraftbeiwert κ wird durch Messungen bestimmt. Er ist verständlicherweise abhängig vom Schlupf
σ. Der Zusammenhang ist in Bild 2-28 dargestellt.
Aus dem Verlauf ist eindeutig abzulesen, dass ein Rad um so niedrigere Triebkräfte übertragen kann, je
weicher der Boden ist. Ebenso ist zu erkennen, dass die Räder um so schneller und leichter
„Durchdrehen“ je flacher die Kurve verläuft. Als grobe Annäherung gilt für landwirtschaftlichen Einsatz bis
zu einem Schlupf von etwa 30 % auf normalem Boden:
2-26

Fahrmechanische Grundlagen
κ ≈ σ
(2.20)
Kettentraktoren haben verständlicherweise einen höheren Triebkraftbeiwert κ auf weicheren Böden.
Hierfür gilt etwa:
κ = 0,5(loser Sand, schmieriger
Boden) bis 1,0 (fester Boden)
(2.21)
Bild 2-28: Triebkraftbeiwerte bei verschiedenen Bodenarten /Kut-89/
Die in Bild 2-28 dargestellten Kurven setzen sich aus drei Einflußfaktoren zusammen:
• Reifen und Stollendeformation
• Bodendeformation
• Gleiten in der Berührungsfläche
Diese Anteile sind in Bild 2-29 prinzipiell dargestellt.
2-27

Fahrmechanische Grundlagen
Bild 2-29: Prinzipielle Darstellung der einzelnen Schlupfanteile
Wirkungsgradbetrachtung bei der Kraftübertragung:
Für den Radwirkungsgrad ηT gilt:
Nutzleistung
am Ausgang
T
Eingangsleistung
= η (2.22)
FT
⋅v
FT
⋅v
η T = =
(2.23)
F ⋅v
(F + F ⋅ ρ ) ⋅v
U
0
v
mit =1 −σ
v
0
G
T
G
0
2-28
(2.24)
FT
κ =
(2.25)
F
κ
ηT = ⋅ ( 1−
σ )
(2.26)
κ + ρ
Die Verluste bei der Kraftübertragung sind recht hoch. Als Faustwert gilt nach /Ren-85/, dass die
Triebkraftverluste etwa doppelt so hoch sind wie die Getriebeverluste.
Eine Verlustanalyse am treibenden Rad zeigt Bild 2-30. Danach gilt allgemein:
• Bei einem kleinen Schlupf (< ca. 10 %) überwiegen die Rollwiderstandsverluste (wegen (1 - σ) ≈
1)
• Bei extrem kleinem Schlupf treten fast nur Rollwiderstandsverluste auf
• Bei einem großen Schlupf (> ca. 20 %) überwiegen die Schlupfverluste (wegen
(1 - σ)

Fahrmechanische Grundlagen
Bild 2-30: Verlustanalyse am treibenden Rad /Ren-85/
Praktische Schlupfwerte:
1) Bei einer schweren und langsamen Arbeit sind ca. 15 - 20 (25) % üblich. Anzustreben wären 10 - 15
%, da sich eine Veränderung in diesem Bereich auf den Wirkungsgrad kaum auswirkt. In dem Beispiel
in Bild 2-30 liegt der höchste Laufwerkwirkungsgrad bei etwa σ = ca. 10 %. Wegen der niedrigen
Absolutwerte für die Geschwindigkeit (kleine Veränderungen von v0 wirken sich in der Beziehung σ = 1
– v / vo relativ stark aus) „drehen die Räder leicht durch". Dies kann man verhindern, indem man
zusätzliche Gewichte (Ballast) anbringt. Dadurch wird die übertragbare Zugkraft bei gleichem
Triebkraftbeiwert κ größer. Zu beachten ist aber, daß dadurch höhere Bodendrücke und eine Gefahr
der Achsüberlastung vorliegen.
2) Bei einer schweren Arbeit mit höheren Geschwindigkeiten z.B. beim Eggen läuft man Gefahr auf dem
linken Ast der Wirkungsgradkurve abzurutschen. Ein „Durchrutschen“ der Räder wirkt sich hier bei
weitem nicht so stark aus, da die absolute Geschwindigkeit vo relativ groß ist (kleine Veränderungen
von v0 wirken sich in der Beziehung σ = 1 – v / vo relativ wenig aus; der Quotient v / vo bleibt in der
Nähe von 1 und damit σ klein). Von eminent größerer Bedeutung in diesem Fall ist die Reduzierung
des Rollwiderstandes. Geringere Achslasten (keine Ballastierung; leichtere Traktoren) und große
schmale Räder sind für diesen Einsatzfall wesentlicher sinnvoller. Grund: σ nimmt zwar ab [(1 - σ) ist
maßgebend], aber der Rollwiderstand vergrößert sich stärker als der Schlupfwert sinkt. Damit wirkt
sich bei gleichem Triebkraftbeiwert ein größerer Rollwiderstandsbeiwert stärker aus.
2-29

Fahrmechanische Grundlagen
Bild 2-31: Mögliche Maßnahmen zur Erhöhung der Zugkraft
2-30

Fahrmechanische Grundlagen
Maßnahmen zur Erhöhung der Zugkraft:
1) je feuchter der Boden desto besser eignen sich Hochstollenreifen
2) Radialreifen sind immer besser als Diagonalreifen
3) mit breiteren Reifen wird schwere Bodenbearbeitung durchgeführt; Grenze Furchenbreite
4) je größer der Durchmesser um so besser; noch wichtiger bei hoher Fahrgeschwindigkeit
5) je niedriger der Reifendruck um so höher der Triebkraftbeiwert κ
6) bei steigender Fahrgeschwindigkeit v sinkt der Triebkraftbeiwert κ
7) bei steigender Fahrgeschwindigkeit v steigt der Rollwiderstand ρ
Zusammenfassend gilt die Übersicht in Bild 2-32
Auswirkungen
auf
Veränderungen
am Reifen
Reifenbreite
vergrößern
Reifeninnendruck
erhöhen
Reifeninnendruck
senken
Erhöhen der
Radlast
Bodenschonung
2-31
Rollwiderstandsbeiwert
Triebkraftbeiwert
Verbesserung Verschlechterung geringe Auswirkung
Bild 2-32: Einflussfaktoren bei der Kraftübertragung Reifen/Boden /ILM2-02/
Allgemein lassen sich die vorgestellten Ergebnisse zu nachstehenden Regeln für die Kraftübertragung
Reifen/Boden zusammenfassen:
1) Je fester der Boden ist, desto besser sind die Betriebseigenschaften von AS-Reifen.
2) Je höher ein Reifen bezüglich seiner Tragfähigkeit ausgelastet ist, desto höher sind die
Triebkraftbeiwerte.
3) Je nasser ein Boden ist, um so vorteilhafter sind Reifen mit hohen Stollen.
4) Radialreifen haben auf trockenen Böden einen steileren Triebkraftbeiwert als Diagonalreifen
5) Schmale Reifen mit großem Durchmesser sind günstiger als breite Reifen mit geringem
Durchmesser.
6) Raupenlaufwerke können höhere Zugkräfte übertragen als luftbereifte Fahrzeuge.
7) Das Multi-Pass-Prinzip verbessert die Zugkraftübertragung.

Fahrmechanische Grundlagen
Allgemeine Regeln für eine effiziente Traktion von Luftreifen /Ren-85/:
1) Luftdruck so niedrig wie möglich einstellen
2) Großzügige Bereifung wählen
3) Radialreifen bevorzugen
4) Schlupf beobachten, Ziel 10 - 15 %
5) Hochstollenreifen nur für weichen Boden einsetzen
6) "Multipass-Effekt" anstreben (Spur-in-Spur-fahren)
Vorteil: Vorderräder verdichten den Boden; dadurch κh > κv
Nachteil: durch „Mehrfachverdichtung“ Bodenverfestigung höher
7) Große Reifendurchmesser vor Reifenbreite bevorzugen
8) Schräglauf vermeiden
2.6 Literatur
/Ric-01/ Richwien, W.: Bodenmechanik. Vorlesungsmanuskript. Universität Essen ·
Fachbereich Bauwesen · Grundbau und Bodenmechanik. 2001
/ILM1-00/ Harms, H.-H.: Landmaschinen und Traktoren I. Vorlesungsmanuskript.
Technische Universität Braunschweig. Institut für Landmaschinen und
Fluidtechnik. Braunschweig 2000.
/ILM2-02/ Harms, H.-H.: Landmaschinen und Traktoren 2. Vorlesungsmanuskript.
Technische Universität Braunschweig. Institut für Landmaschinen und
Fluidtechnik. Braunschweig 2002.
/Scu-01/ Schulz, R.: Erdbaumaschinen. Vorlesungsmanuskript. Technische Universität
Braunschweig. Institut für Landmaschinen und Fluidtechnik. Braunschweig
2001
/Kut-89/ Kutzbach, H.-D.: Allgemeine Grundlagen Ackerschlepper, Fördertechnik.
Lehrbuch der Agrartechnik Band 1, Berlin 1989
/Ren-85/ Renius, K. T.: Traktoren: Technik und ihre Anwendung. München 1985
/Eic-85/ Eichhorn, H.: Landtechnik, Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart 1985
/Söh-53/ Söhne, W.: Druckverteilung im boden und Bodenverformung unter
Schlepperreifen. Grundlagen der Landtechnik, H. 5. S. 49 – 63, 1953
2-32