Forschung an riesigen Traktorfelgen

Die steigende Größe und Leistung heutiger Traktoren stellt bewehrte Bauteile des Antriebs und sogar die Felgen vor neue Herausforderungen. Trotz sehr robuster Auslegung treten immer wieder Risse an Traktorfelgen auf, beispielsweise an der Verschraubung zwischen Felge und Radnabe. Ein neuer Großfelgenprüfstand an der TU Bergakademie Freiberg geht nun den Ursachen auf den Grund. Die Ursachen sind für den Traktor- und Felgenhersteller ein Rätsel: Liegt das Problem an falsch angezogenen Radmuttern, verschmutzten Auflageflächen oder an spezifischen Betriebsbedingungen wie Bodeneigenschaften, dem Einsatz in Hanglage oder den Fahranteilen auf Landstraßen und Feldwegen? Andererseits könnten auch Auslegungs- oder Fertigungsfehler die Ursache sein. Diesen Fragen geht ein neu entwickelter Großfelgenprüfstand an der TU Bergakademie Freiberg auf den Grund. Nach der erfolgreichen Erprobung des Prüfstandes in den vergangenen Wochen starten noch im Januar die ersten Untersuchungen von Felgenprototypen. Der Versuchsstand erstreckt sich über vier Meter in der Länge und 2,5 Meter in der Breite. Es können Kräfte von bis zu 100 Kilo-Newton (ca. 10 Tonnen) und Momente von bis zu 60 Kilo-Newtonmeter in die Felgen eingeleitet werden. Die Dimension des Versuchsstandes reicht für eine Untersuchung von Nutzfahrzeugfelgen bis zu einer Größe von 46 Zoll (entspricht einem Durchmesser von knapp 1,2 m). Zum Vergleich: eine durchschnittliche Pkw-Felge in der Golf -Klasse hat eine Größe von 16 Zoll bzw. einem Durchmesser von ca. 40 cm. Prof. Matthias Kröger, Professor für Maschinenelemente an der TU Bergakademie Freiberg und Studiendekan: „Die Radlast verursacht bei Traktorfelgen eine umlaufende Biegebelastung. Zusätzlich treten Axialkräfte und immer größer werdende Antriebsmomente auf. Diese Beanspruchungen kann der Versuchstand durch Hydraulikzylinder gleichzeitig in die Felge einleiten.“ Je nach Belastungsverlauf treten verschiedene Versagensbilder auf. Der Vergleich mit den Schadensfällen aus der Praxis ermöglicht so Rückschlüsse auf die grundlegenden Ursachen. Parallel durchgeführte Simulationen der Lebensdauer und des Rissfortschrittes sowie Messungen der realen Beanspruchungen ergänzen das Verständnis des Schadenherganges und ermöglichen die Weiterentwicklung der Felgen. Industrie und Forschungseinrichtungen haben bereits Interesse an dem Versuchsstand bekundet. Noch im Januar startet beispielsweise die Erprobung einer neuartigen Schlepperfelge in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen GKN wheels & structures.