Modellierung des Vorsatzgerätes einer Erntemaschine zur Verringerung von Schäden an Zuckerrohrstängeln und Wurzelstöcken

Die Geschwindigkeit der Rohrerntemaschinen wurde erhöht, um die Produktivität zu steigern und dem Kostendruck zu begegnen. Während die Erntemaschinen die Anforderung in bezug auf Leistung und Durchsatz problemlos erfüllen konnten, hat sich die Konstruktion des „vorderen Endes“ (front end) der Erntemaschinen seit ihrer ursprünglichen Entwicklung vor mehr als 50 Jahren funktionell relativ wenig verändert. Die Wechselwirkungen zwischen den „Front-End“-Komponenten der Erntemaschine und der Zuckerrohrpflanze und die daraus resultierenden Schäden tragen zu Verlusten während der Ernte und zu den in der Branche häufig beobachteten schlechten Erträgen des Ratoonrohrs bei, was sich auf die Wirtschaftlichkeit des Ratoonrohrzyklus auswirkt. Frühere experimentelle Untersuchungen, die mehr als 25 Jahre zurückliegen, und neuere experimentelle Arbeiten haben gezeigt, dass durch die derzeitige Konstruktion große Schäden an Stängeln und Wurzelstöcken während der Ernte verursacht werden. Aufgrund der relativ geringen Größe der australischen Zuckerrohrindustrie wurde die Produktion von Erntemaschinen nach Übersee verlagert, z.B. nach Brasilien, wo den bei der Ernte verursachten Schäden wenig Aufmerksamkeit geschenkt wird.

In jüngster Zeit wurden Versuche unternommen, die Wechselwirkungen zwischen den Front-End-Komponenten der Erntemaschine und der Zuckerrohrpflanze im Hinblick auf Schäden zu verstehen und zu verbessern, die durch das Aufnehmen, Abknicken und Schneiden des Rohrs entstehen.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Modellierungswerkzeug unter Verwendung der Finite-Elemente-Modellierungssoftware (FEM) LS-DYNA entwickelt, um zu veranschaulichen, was während der Zuckerrohr-Aufnahme-, Abknick- und Schneidvorgänge am Vorsatzgerät der Erntemaschine geschieht. Die Aufgabe bestand darin, Verformungen, Spannungen und Kräfte vorherzusagen, um die Konstruktion der Vorderseite von Zuckerrohrerntemaschinen zu verbessern, um Schäden an Stängeln und Wurzelstöcken zu verringern und den Durchsatz zu verbessern. Um die Modellierung zu unterstützen, wurde eine große Anzahl von Rohrparametern aus früheren Versuchsdaten ausgewählt und genutzt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vorliegende Arbeit Informationen über eine verbesserte Modellierung der Wechselwirkungen zwischen Zuckerrohr und dem Front-End von Erntemaschinen liefert, um die bestehenden Berechnungen zu ergänzen, zu veranschaulichen und hoffentlich die Einführung verbesserter Konstruktionen zu erleichtern.