© JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik 2001
Enligt lagen om upphovsrätt är det förbjudet att utan skriftligt tillstånd från copyrightinnehavaren
helt eller delvis mångfaldiga detta arbete. 285
Teknik för jämn spridning och noggrann
dosering av kletiga organiska gödselmedel
Equipment for even application and exact dosage
of semi-solid organic fertilisers
Johan Malgeryd
Ola Pettersson
Innehåll
Förord... 5 Sammanfattning ... 7 Summary... 8 Bakgrund...9 Mål ...9 Tidigare studier ...9Gödselfördelning i sidled, arbetsbredd och förmåga att sönderdela gödseln.... 9
Giva och gödselfördelning längs kördraget ... 12
Genomförande ... 15
Utarbetande av kravspecifikation och val av principer ... 15
Ombyggnad av spridaren ... 16
Provkörning... 17
Resultat ... 19
Praktisk funktion ...19
Gödselfördelning i sidled, arbetsbredd och förmåga att sönderdela gödseln.. 22
Giva och gödselfördelning längs kördraget ... 24
Diskussion... 25
Praktisk funktion ...25
Gödselfördelning i sidled, arbetsbredd och förmåga att sönderdela gödseln.. 25
Giva och gödselfördelning längs kördraget ... 26
Slutsatser...26
Litteratur ...27
Bilaga 1. Kravspecifikation ... 29
Bilaga 2. Komponenter använda vid ombyggnad av Hillspridaren... 31
Bilaga 3. Inställningar vid provkörning av den ombyggda spridaren i JTI:s testanläggning ... 33
Bilaga 4. Nominellt skruv- och tallriksvarvtal samt oljetryck vid olika inställning... 35
Bilaga 5. Resultat från provkörning av den ombyggda spridaren i JTI:s testanläggning ... 37
Förord
Anpassning av gödselgivan till växternas behov är en av de absolut viktigaste fak-torerna för att undvika skadligt läckage av kväve och andra näringsämnen. Jämfört med moderna flytgödselspridare erbjuder dagens spridare för fast- och kletgödsel små möjligheter för lantbrukaren att styra givan och åstadkomma en jämn sprid-ning. Brister i konstruktionen gör att gödselfördelningen ofta blir ojämn både längs kördraget och i sidled.
I det här redovisade projektet har JTI tillsammans med LK Verkstad/Ranaverken AB arbetat med att förbättra spridningstekniken för kletiga organiska gödselmedel. Arbetet har i första hand koncentrerats på att förbättra spridningsjämnheten i sidled, arbetsbredden och spridarens förmåga att finfördela gödseln. Vissa förberedelser har också gjorts för att i framtiden kunna implementera ett automatiskt reglersystem som ger möjligheter att styra givan och åstadkomma en jämn gödselfördelning längs kör-draget.
Projektledare har varit Johan Malgeryd, forskningschef för animalieproduktionens teknik vid JTI. Biträdande forskningsledare Ola Pettersson har ritat, dimensionerat och valt komponenter till de olika delsystemen för utmatning och spridning av gödseln. Verkstadstekniker Torbjörn Morén har svarat för ombyggnaden av sprida-ren. Vid utvärderingen av den ombyggda spridaren har även försöksassistenterna Marianne Tersmeden och Anders Ringmar medverkat. Forskningsassistent Mats Gustafsson och forskningsledare Martin Sundberg har bistått vid resultatbearbetning, litteratursökning och litteratursammanställning.
Projektet har finansierats av Jordbruksverket. LK Verkstad/Ranaverken AB har utan kostnad ställt en spridare till förfogande och även aktivt medverkat i utveck-lingsarbetet. Under projektets gång har värdefulla synpunkter lämnats av Henrik Johansson, konstruktör vid Ranaverken AB, och Lars Larsson, säljare vid LK Verkstad AB.
Till dessa och till övriga personer som på olika sätt bidragit till att projektet kunnat genomföras riktas ett varmt tack.
Ultuna, Uppsala i mars 2001
Lennart Nelson
Sammanfattning
Anpassning av gödselgivan till växternas behov är en av de absolut viktigaste faktorerna för att undvika skadligt läckage av kväve och andra näringsämnen. Jämfört med moderna flytgödselspridare erbjuder dagens spridare för fast- och kletgödsel mycket begränsade möjligheter för lantbrukaren att styra givan och åstadkomma en jämn spridning. Brister i konstruktionen gör att gödselfördel-ningen ofta blir ojämn både längs kördraget och i sidled. Höns- och broilergödsel ställer genom sitt höga innehåll av växtnäring extra stora krav på jämn spridning och exakt dosering. Vid spridning av dessa gödselslag måste spridaren dessutom klara att sprida små givor med hög precision.
Projektets mål har varit att förbättra spridningsjämnheten och möjligheterna att styra givan hos kletgödselspridare med skruvutmatning.
Arbetet med att välja principer och funktionssätt för den ombyggda spridaren skedde enligt en strikt utvecklingsmetod som bl.a. används vid Maskiningenjörs-programmet vid Uppsala Universitet. Metoden innehåller delmoment som plane-ringsmatris och abstraktion. Inom ramen för nämnda utvecklingsmodell togs fem konceptförslag fram med olika varianter på effektöverföring och spridarutrust-ning. Genom ett viktnings- och värderingsförfarande betygsattes lösningarna efter hur väl de uppfyllde uppställda kriterier. Därefter valdes ett förslag som utveckla-des vidare.
Spridaren, en Hill HS8 – 2000 som levererats av LK-Verkstad/Ranaverken AB, byggdes om i JTI:s verkstad. Spridaren utrustades med ett spridaraggregat av tvåstegstyp med två liggande, mekaniskt drivna valsar täckta av en huv och fyra hydrauliskt drivna tallrikar. Den försågs också med hydraulisk drift av botten-skruvarna.
Hösten 1999 gjordes de första, inledande testerna av den ombyggda spridaren på Ultuna Egendoms gödselplatta på Lövsta. Under våren och sommaren 2000 genomfördes mer systematiska tester i JTI:s provningsanläggning för stallgödsel-spridare.
Försök utförda med både nöt- och hönsgödsel visade att spridartallrikarna kräver betydligt mer effekt än de 20-25 kW vi inledningsvis förväntade oss. När gödsel-flödet ökade till 24 kg/s sjönk tallrikarnas varvtal från nominella 950 rpm ner till 450-500 rpm. Trots problemen med otillräcklig effekttillförsel visade det sig möjligt att komma ner till en variationskoefficient (VK) i sidled på 13,3 % vid 9 m arbetsbredd. Spridarbordets lutning och tallrikarnas rotationsriktning påverkar arbetsbredden och avgör också hur långt spridaren kastar gödseln bakåt respektive framåt. Beträffande spridningsjämnhet i sidled och gödselns finfördelning fyller den ombyggda spridaren uppställda krav. Arbetsbredden behöver dock förbättras ytterligare. Vid användning av fasta körspår är det önskvärt med en arbetsbredd på minst 12, gärna 18 m.
De hydrauliskt drivna bottenskruvarna ökar möjligheterna att ställa in spridaren så att önskad giva erhålls och gör det samtidigt möjligt att sprida små givor av t.ex. hönsgödsel. För att kompensera för flödesvariationerna längs kördraget behövs ett automatiskt reglersystem. Förutsatt att finansiering kan erhållas har JTI för avsikt att ta initiativ till utveckling av ett sådant system inom en nära framtid.
Summary
Adapting fertiliser application rate to the requirements of the crop is one of the most important factors for reducing leaching of nitrogen and other plant nutrients. In comparison with modern slurry spreaders, today’s spreaders for solid and semi-solid manure offer very limited possibilities for the farmer to control the appli-cation rate and apply the manure evenly. Imperfections in their construction often result in an uneven manure distribution both along and across the direction of travel. The high plant nutrient content of layer and broiler manure put even higher demands on the evenness of spreading and dosage accuracy. When spreading these kinds of manure the spreader must, in addition, be able to apply low rates with high precision.
The goal of the project was to improve the evenness of spreading and the possi-bilities to control the application rate for semi-solid manure spreaders with screw delivery.
The selection of principles and ways of function followed a strict development model which is used in the Mechanical Engineers Education at Uppsala University. The method comprises elements like planning matrix and abstraction. Within the frame of the above-mentioned development model, five concept proposals with different variants of power transmission and spreading equipment were elaborated. Through a weighting and assessment procedure the solutions were graded accord-ing to how well they met the set-up criteria. Then one proposal was chosen and further developed.
The spreader – a Hill HS8 – 2000 which was delivered by LK Verkstad/Rana-verken AB was modified in JTI’s workshop. The spreader was equipped with a two-step spreading device with two horizontal, mechanically powered beaters covered by a hood and four hydraulically powered spinning discs. It was also equipped with a hydraulic power supply system for the bottom augers.
The first, initial tests of the modified spreader were made in the autumn 1999 on the manure pad of Ultuna Egendom, Lövsta (one of the experimental farms of the Swedish University of Agricultural Sciences). During the spring and the summer 2000 more systematic tests were performed at JTI´s test site for manure spreaders. Trials performed with both cattle and layer manure showed that the spinning discs require a lot more power than the initially expected 20-25 kW. When the manure flow increased to 24 kg/s, the rotational speed of the discs decreased from the nominal 950 rpm to 450-500 rpm. In spite of the problems with insufficient power supply it was possible to reach a lateral coefficient of variation (CV) of 13.3% at 9 m working width. The inclination of the disc unit and the direction of rotation of the spinning discs affect the working width. They also decide how far the spreader throws the manure ahead or backwards, respectively. Regarding lateral evenness of application and manure fragmentation, the modified spreader fulfils the set-up criteria. The working width, however, needs to be further improved. When using tramlines, the working width should preferably be at least 12, in some cases 18 m. The hydraulically powered bottom augers increase the possibilities to control the spreader at a desired rate. They also make it possible to apply small amounts of, e.g., poultry manure. To compensate for the flow variations along the direction
of travel an automatic control system is needed. Provided that funds can be raised JTI intends to initiate development of such a system in the near future.
Bakgrund
Jämfört med moderna flytgödselspridare erbjuder dagens spridare för fast- och kletgödsel mycket begränsade möjligheter för lantbrukaren att styra givan och åstadkomma en jämn spridning. Brister i konstruktionen gör att gödselfördelningen ofta blir ojämn både längs kördraget och i sidled. Eftersom fast- och kletgödsel ofta innehåller minst lika mycket eller mer växtnäring per ton som flytgödsel (Malgeryd, 1996) är det minst lika viktigt att sprida dessa gödselslag med precision som att sprida flytgödsel jämnt och i rätt mängd. Fast- och kletgödsel utgjorde 1997 38 % av den totalt producerade gödselmängden i Sverige på ca 20 miljoner ton (SCB, 1998).
Anpassning av givan till växternas behov är en av de absolut viktigaste faktorerna för att undvika skadligt läckage av kväve och andra näringsämnen till våra hav, sjöar och vattendrag (Lindén m.fl., 1993). Ojämn spridning leder också till sämre växtnäringsutnyttjande och större förluster genom lokal över- respektive under-dosering på mindre områden inom fältet. Även grödans kvalitet försämras efter-som ojämn spridning leder till ojämn mognad, varierande proteinhalt etc. Höns- och broilergödsel ställer genom sitt höga innehåll av växtnäring (5-8 ggr högre än nöt- och svingödsel) extra stora krav på jämn spridning och exakt dose-ring. Dessutom måste spridaren klara att sprida små givor med hög precision. Det finns idag ingen spridare på marknaden som uppfyller dessa krav. Inom det eko-logiska lantbruket har fjäderfägödseln blivit något av en handelsvara eftersom den på grund av sitt höga växtnäringsinnehåll är förhållandevis billig att transportera.
Mål
Projektets mål har varit att genom utvecklingsarbete förbättra spridningsjämnheten och möjligheterna att styra givan hos kletgödselspridare med skruvutmatning.
Tidigare studier
Gödselfördelning i sidled, arbetsbredd och förmåga att
sönderdela gödseln
Hillspridaren i ”originalutförande” provades sommaren 1993 av Statens Maskin-provningar (SMP, 1994). Bild 1 visar gödselfördelningen i sidled vid spridning av gödsel i klass 2 och 3. Gödselklass 3 innebär något kletig men dock stackningsbar gödsel med en skrymdensitet i intervallet 751-850 kg/m3 och en torrsubstanshalt (ts-halt) mellan 17 och 22 %. Detta var ungefär samma typ av gödsel som användes i våra tester av den ombyggda spridaren.
7.0 m
Avstånd från spridarens mitt
Gödselgiva,
% a
v medelgiva
Bild 1. Typisk gödselfördelning i sidled vid spridning av gödsel i klass 2 och 3 med Hillspridaren (en Hill HS 6-2000) i ”originalutförande”. Den optimala arbetbredden var 7,0 m (SMP, 1994).
Efter överlappning till optimal arbetsbredd varierade givan tvärs körriktningen från 50 till 170 % av medelgivan.
På senare år har det blivit allt vanligare med s.k. tvåstegsspridare. På dessa maskiner utförs sönderdelning och spridning av gödseln i två steg med separata arbetsorgan. Olika konstruktionslösningar finns, men som regel har spridarna någon form av rivarvalsar som sönderdelar materialet och vidarebefordrar det till ett spridaraggregat bestående av roterande tallrikar eller vingar. Med tvåstegs-principen erhålls ofta större arbetsbredd och bättre finfördelning av gödseln. Tyska DLG provade 1995 fem olika tvåstegsspridare för fastgödsel. Dessa var:
• Bergmann TSW 1814
• JF ST 9500
• Strautmann Streublitz VS 10-L
• Tebbe HKS 12.500
• Wester Hawe DST 18T
Grundkonstruktionen i stort sett densamma för alla spridare – två horisontella rivarvalsar och två eller fyra spridartallrikar med vardera 2, 3 eller 4 kastelement. Resultat från provningarna återges, förutom i DLG Prüfbericht 4426-4430, även av van Loo (1996), Emgardsson (1997), Döhler (1998) och Rodhe (1999). Mycket data för olika gödselslag och givor finns. Det är emellertid tveksamt om konstaterade skillnader i spridningssförmåga kan kopplas till de små skillnader i konstruktion som föreligger mellan fabrikaten.
Den optimala arbetsbredden för de provade spridarna varierade vid spridning av stallgödsel mellan 7 och 11,5 m. Variationskoefficienten (VK) vid överlappning
till optimal arbetsbredd låg i intervallet 7-28 %. Vid bedömning av variations-koefficienten tillämpar DLG följande skala1:
< 15 % Mycket bra
15 – 20 % Bra
20 – 25 % Tillfredsställande
25 – 30 % Godkänt
> 30 % Ej godkänt
Vid 20 % VK uppnådde JF-spridaren, beroende på giva och gödselslag, arbets-bredder mellan 13 och 16 m. Bergmann nådde i något fall upp till 16,5 m medan det vid spridning av låga fastgödselgivor (10 ton/ha) överhuvudtaget inte gick att komma ner till 20 % VK. Motsvarande arbetsbredder för Strautmann låg i inter-vallet 8,5-12 m.
Efter överlappning till optimal arbetsbredd varierade givan för de bästa spridarna i några fall endast från 90 till 110 % av medelgivan tvärs körriktningen. De sämsta spridarna uppvisade en motsvarande variation på 50-160 % av medelgivan. Frick m.fl. (2001) redovisar resultat från en provning av spridare för fasta gödsel-medel som nyligen utförts vid FAT i Schweiz. Vid provningen användes stall-gödsel, komposterad grönmassa, avvattnat kalkat rötslam, torkat pelletterat röt-slam samt kalk. De provade spridarna representerade olika arbetsprinciper:
Spridare Utmatningsanordning Spridaraggregat
Jeantil EP 2060 Epandor 2
Hydrauliskt driven botten-matta
2 liggande skruvformiga valsar
Jeantil EP 2060 Epandor 3
Hydrauliskt driven botten-matta, ställbar bakläm för utjämning av lasset
Tvåstegs med 2 liggande rivarvalsar och 4 roterande tallrikar
Jeantil EVV 10 000 Epandor 5
Hydrauliskt driven botten-matta, ställbar bakläm för utjämning av lasset
2 stående skruvformiga valsar med stor diameter
Bergmann M 700 SX Hydrauliskt driven
botten-matta, ställbar bakläm för utjämning av lasset
4 stående skruvformiga valsar
Gafner 5.5 A-Vario Hydrauliskt driven botten-matta med förskjutbar bak-stam, ställbar lucka
Sidkastande frontmonterat spridaraggregat med stjärn-och kastrotor
Bredal B80 L Automatisk bandtransportör
med 2 hastigheter, skjut-lucka
2 roterande tallrikar
1 Noteras bör att variationskoefficienten inte är något absolut mått på spridningsjämnheten. Vilket
värde man får fram beror på en rad olika faktorer, bl.a. uppsamlingsytornas storlek och form, körhastigheten och vilka beräkningsmetoder som används (förf. anm.).
Amazone ZG-B 16001 TR
Automatisk bandtransportör med 2 hastigheter, skjut-lucka
2 roterande tallrikar alt. frontmonterad ramp med skruvutmatning
Vicon Duoflow DS 751 (hydraulburen)
Skjutlucka 2 roterande tallrikar
Ett av syftena med provningen var att jämföra olika typer av spridaraggregat med avseende på arbetsresultatet. Man undersökte bl.a. arbetsbredd, spridningsjämnhet tvärs och längs körriktningen, gödselns finfördelning samt dragkrafts- och effekt-behov.
Arbetsbredderna varierade för olika gödselmedel men låg för spridare med liggande valsar i intervallet 3-4 m. För spridare med stående valsar var arbets-bredderna 5-7 m medan sidkastande spridare och spridare med roterande tallrikar uppnådde arbetsbredder på 9-13 m.
Spridningsjämnheten i sidled var mestadels god eller mycket god med variations-koefficienter mellan 5 och 23 % vid spridning av stallgödsel, komposterad grön-massa och avvattnat rötslam. Undantaget gäller Gafner 5.5 A-Vario som erhöll 38 respektive 32 % VK vid spridning av stallgödsel och rötslam. Bäst spridnings-jämnhet uppvisade Bergmann M 700 SX med 5-9 % VK. För denna spridare varierade givan efter överlappning till optimal arbetsbredd endast mellan 90 och 110 % av medelgivan vid spridning av komposterad grönmassa. Vid spridning av stallgödsel med Gafner 5.5 A-Vario låg motsvarande variation i intervallet 30-180 % av medelgivan.
Bergmann M 7000 SX och Gafner 5.5 A-Vario finfördelade gödseln bäst. Störst effektbehov hade tvåstegsspridaren Jeantil Epandor 3 och den sidkastande Gafner A-Vario. Båda dessa spridare krävde 25-40 kW på kraftuttaget och ca 60 kW totalt. Spridarna med liggande och stående valsar fordrade endast 10-30 kW kraft-uttagseffekt och 40 kW totaleffekt.
I början av 1990-talet utförde JTI en del försök med tvåstegs spridaraggregat för fastgödselspridare med bottenmatta. Med ett spridaraggregat med 2 liggande rivarvalsar och 4 roterande tallrikar monterat på en JF ST 70H erhölls arbets-bredder på 10-11 m.
Giva och gödselfördelning längs kördraget
I Maskinprovningarnas test av Hillspridaren (SMP, 1994) undersöktes även giva och gödselfördelning i längdled. Bild 2 visar exempel på gödselfördelning längs kördraget vid spridning av gödsel i klass 2 (fastgödsel med normala mängder strö-medel, skrymdensitet 601-750 kg/m3 och ts-halt 18-25 %).
SMP konstaterar bl.a. att möjligheterna att reglera gödselgivan med hjälp av luck-öppningen är mindre bra, dels beroende på ojämn utmatning vid stor och liten lucköppning, dels beroende på risken för stopp vid spridning av halmrik gödsel med liten lucköppning. Vidare framgår att utmatningsförloppet påverkas starkt av gödselns egenskaper och att utmatningen ofta sker stötvis, särskilt vid spridning
av gödsel i klass 2. Spridaren bedöms som mest lämpad för spridning av gödsel i klass 3-5.
Bild 2. Exempel på gödselfördelning längs kördraget vid spridning av gödsel i klass 2 med Hillspridaren (en Hill HS 6-2000) i ”originalutförande”. Lucköppning 60 (helt öppen) respektive 30 cm (SMP, 1994).
DLG är överraskande positiva i sina omdömen om spridarnas förmåga att fördela gödseln jämnt längs kördraget. Samtliga provade spridare får betyget mycket bra, bra eller tillfredsställande (DLG, 1995 a-e; DLG, 1997). En närmare granskning av utmatningskurvorna visar dock att gödselfördelningen längs kördraget för majoriteten av spridarna är ojämn vid normala givor (25-30 ton/ha). Vid låga givor (10 ton/ha) klarar några av de provade spridarna att sprida komposterat material jämnt. Skillnaden mellan komposterat material och stallgödsel beror på att man vid spridning av kompost sänkt ner den ställbara baklämmen så att lasset utjämnats
FAT (Frick m.fl., 2001) konstaterar att gödselfördelningen i längdled är otillfreds-ställande, särskilt för spridare utan ställbar bakläm som kan användas för ut-jämning av lasset. Jämnast fördelning i längdled erhölls med Gafner 5.5 A-Vario. Under åren 1989-94 utvecklade JTI först ett mekaniskt-hydrauliskt och sedan ett elektroniskt-hydrauliskt reglersystem för fastgödselspridare med bottenmatta och en eller flera liggande eller stående spridarvalsar (Andersson m.fl., 1990; Carlson & Andersson, 1990). Båda systemen styr bottenmattans hastighet utifrån det vrid-moment som åtgår för att driva spridarvalsarna. I kombination med en rörlig fram-stam som sitter fastbultad på bottenmattan ger reglersystemet en betydligt jämnare utmatning. 1996 lanserade tyska Walterscheid i samarbete med den danska spridar-tillverkaren Samson ett elektroniskt reglersystem byggt på samma princip. Walter-scheidsystemet saknar dock den rörliga framstammen. I Sverige har endast två exemplar av denna spridare sålts, båda till Ragn-Sells Agro AB.
1990 utförde JTI en serie mätningar för att utreda förutsättningarna för att appli-cera ett liknande reglersystem på en Hillspridare (Ekfäldt, 1990). Spridaren hade mekaniskt drivna utmatningsskruvar av enstegstyp utan lagring i bakändan och försöken utfördes med relativt torr hönsgödsel. Från försöken kunde bl.a. följande slutsatser dras:
• Det finns ett tydligt samband mellan utmatad mängd gödsel per tidsenhet och tryckfallet över hydraulmotorerna som driver spridartallrikarna. Dock är tryck-fallet också proportionellt mot oljeflödet och oljans viskositet, vilket man måste kompensera för i ett reglersystem. Viskositeten minskar ungefär linjärt med tiden under uppvärmningsfasen.
• Av den totala effekten som utvecklas i hydraulsystemet används bara en bråk-del (3-9 %) för att sprida gödseln. Genom rätt dimensionering bör det gå att minska effektförlusterna.
• Det går inte att använda enbart lucköppningen för att reglera utmatningen av torr gödsel av den typ som användes vid proven. Vid liten lucköppning packa-des gödseln så hårt mot spridarens bakstam att luckan inte gick att rubba sam-tidigt som skruvarna tenderade att klättra uppåt i lasset.
• Om lucköppningen ska användas för att styra gödselflödet får den under inga omständigheter understiga 50 %. Att stänga luckan till hälften reducerade gödselflödet med ungefär 40 % vid 540 rpm på kraftuttaget.
• Sambandet mellan skruvarnas varvtal och utmatad mängd per tidsenhet tycks inte vara linjärt. 12 % lägre varvtal på skruvarna (PTO-varvtal 480 rpm i stället för 540 rpm) gav ungefär 50 % lägre gödselflöde vid full lucköppning.
Vid Silsoe Research Institute (SRI) i England har man tillsammans med en
maskintillverkare arbetat med att utveckla ett reglersystem för sidkastande gödsel-spridare (SRI, 1996; SRI, 2001). Även detta system är baserat på vridmoment-mätning. Reglersystemet arbetar med hela kombinationen traktor/spridare och innehåller mikroprocessorbaserade delsystem för traktorns motor, transmission och hydraulik samt för redskapsmonterade sensorer och ställdon. Dessutom ingår en traktormonterad hastighetsgivare, en GPS-mottagare, en central styrenhet och ett användargränssnitt som är en integrerad del av traktorn. Systemet styr både ut-matningen (lucköppningens storlek) och ekipagets körhastighet. Det påstås även kunna mäta och kompensera för variationer i gödselns fysikaliska egenskaper. Thirion m.fl. (1998) vid franska CEMAGREF har utvecklat en lösning baserad på en annan princip för att mäta gödselflödet. Mätenheten består av en vågplattform monterad i spridarens bakre del alldeles framför spridaraggregatet. I framkant är plattformen fäst i en axel medan den bakre delen är upphängd i lastceller. Våg-plattformen har applicerats på en Miro Heywang SH 45/80 fastgödselspridare med bottenmatta och stående valsar. Resultat från statiska och dynamiska tester med olika gödseltyper visar att plattformen är användbar som flödesgivare i fastgödsel-spridare. Dock krävs kalibrering med olika gödselslag för att erhålla absoluta värden på flödet i kg/s. Mätnoggrannheten bedöms kunna bli bättre än 10 %. I Italien har Balsari & Airoldi (2000) utvecklat ett reglersystem för fastgödsel-spridare med bottenmatta som bygger på vägning av hela lasset med hjälp av tre lastceller. Systemet innehåller, förutom lastcellerna, också en rörlig framstam som sitter fast monterad på bottenmattan, en hydrauliskt manövrerad bakläm mot vilken gödseln komprimeras i inledningsskedet av varje tömningscykel, en radar-hastighetsgivare, en elektronisk styrenhet och en display där olika inställningar kan justeras och systemets funktion följas. Tester har visat att reglersystemet klarar att hålla inställd giva och ge en jämn gödselfördelning längs kördraget för-utsatt att hastigheten hålls inom intervallet 4-8 km/h. Svarstiden är dock tämligen
lång. Systemet behöver 5-6 s för att kompensera för en hastighetsändring på 2 km/h. Under denna tid hinner spridaren förflytta sig 10-12 m på fältet vid kör-hastigheten 2 m/s (7,2 km/h).
Genomförande
I den ursprungliga projektplanen ingick både utveckling av spridarutrustning för att få jämn spridning i sidled och utveckling av ett reglersystem med uppgiften att hålla inställd gödselgiva och ge en jämn utmatning längs kördraget. Genom att projektbudgeten bantades med 50 % stod det dock tidigt klart att båda dessa delar inte skulle rymmas inom projektet. Efter samråd med tillverkaren valde vi i inled-ningsskedet att prioritera utvecklingen av ett reglersystem. Dock visade det sig ganska snart att en väl fungerande spridarutrustning är en förutsättning för att det över huvud taget ska gå att mäta och styra utmatad mängd med rimlig precision. Vi fick därför gå tillbaka till den ursprungliga planen och börja med att förbättra spridaraggregatet.
Utarbetande av kravspecifikation och val av principer
Arbetet med att välja principer och funktionssätt för den ombyggda spridaren skedde enligt en strikt utvecklingsmetod som bl.a. används vid och förespråkas av Maskiningenjörsprogrammet vid Uppsala Universitet. Metoden innehåller bl.a. delmoment som planeringsmatris och abstraktion.
Planeringsmatrisen, som även benämns QFD-analys (Quality Function Deploy-ment), är ett verktyg som används vid sammanställning av tillgänglig kunskap för att identifiera och beskriva samband mellan kunders önskemål och produkters egenskaper. Genom att använda sig av en planeringsmatris kan man identifiera viktiga önskemål och nyckelegenskaper hos den tilltänkta produkten till vilka särskild hänsyn bör tas vid produktframtagningen.
Abstraktion är en metod att fokusera på de mest avgörande funktionerna (Pugh, 1995; Pettersson, 1998). Ett konkret resultat av utvecklingsmodellen är att personerna som arbetar i gruppen blir tvingade att tänka mer vidsynt och inte förblir låsta i förutfattade tankebanor och traditionell teknik. Utifrån ovanstående planeringsmatris kunde en kravspecifikation tas fram, se bilaga 1. Bakgrunds-materialet till kravspecifikationen utarbetades delvis i samarbete med tillverkaren. Inom ramen för nämnda utvecklingsmodell togs fem konceptförslag fram med olika varianter på effektöverföring och spridarutrustning:
1. Mekanisk enkel (Hydrauliskt drivna utmatningsskruvar, mekaniskt-hydrauliskt reglersystem som känner av den tangentiella kraften i spridar-tallrikarnas drivremmar och styr oljeflödet till hydraulmotorn som driver skruvarna så att utmatningen blir jämn under hela tömningstiden. Mekaniskt drivet spridaraggregat med en liggande rivarvals under en plåthuv och två roterande spridartallrikar.)
2. Variatorn (Steglös variatordrift av utmatningsskruvarna med möjlighet att variera varvtalet mellan 4,5 och 40 rpm, PLC-baserat reglersystem som känner av den tangentiella kraften i spridartallrikarnas drivremmar och via ett elektriskt ställdon styr variatorns inställning. Mekaniskt drivet
spridar-aggregat med en liggande rivarvals under en plåthuv och fyra roterande tall-rikar.)
3. Volten (Elektriskt drivna utmatningsskruvar, PLC-baserat reglersystem som känner av spridaraggregatets strömförbrukning och styr varvtalet på elmotorn som driver skruvarna. Elektriskt drivet spridaraggregat med två stående spridar-valsar med vingförsedda tallrikar längst ner.)
4. Helhydraulisk (Hydrauliskt drivna utmatningsskruvar, PLC-baserat regler-system som via elektroniska kraftgivare känner av reaktionsmomentet på spridarvalsarnas hydraulmotorer och styr oljeflödet till hydraulmotorn som driver skruvarna. Hydrauliskt drivet spridaraggregat med två stående spridar-valsar med vingförsedda tallrikar längst ner.)
5. Hydraulmekanisk (Hydrauliskt drivna utmatningsskruvar, PLC-baserat reglersystem som via elektroniska kraftgivare känner av reaktionsmomentet på spridartallrikarnas hydraulmotorer och styr oljeflödet till hydraulmotorn som driver skruvarna. Spridaraggregat bestående av en liggande, mekaniskt driven rivarvals under en plåthuv och fyra hydrauliskt drivna tallrikar.)
Genom ett viktnings- och värderingsförfarande (Pettersson, 1998) betygsattes de föreslagna lösningarna med avseende på hur väl de uppfyllde uppställda kriterier. Därefter valdes ett förslag som utvecklades vidare. Förslaget följde i stort koncept nr 5 ovan med den skillnaden att vi valde att utrusta spridaren med två liggande rivarvalsar i stället för en. Främsta anledningen var att vi ville kunna använda valsar med mindre diameter och därmed minska spaltöppningen genom vilken obearbetad gödsel skulle kunna passera förbi rivarvalsarna direkt ut på spridar-tallrikarna. Till drivningen av spridartallrikarna användes en i stället för två hydraul-motorer. Med utgångspunkt från detta förslag gick utvecklingsarbetet vidare med erforderliga konstruktionsberäkningar (Pettersson, 1998).
Ombyggnad av spridaren
Spridaren, en Hill HS8 – 2000 som levererats av LK-Verkstad/Ranaverken utan spridaraggregat och drivanordning till bottenskruvarna, byggdes om i JTI:s verk-stad. Spridaren försågs med ett spridaraggregat av tvåstegstyp med två liggande, mekaniskt drivna valsar täckta av en plåthuv och fyra hydrauliskt drivna tallrikar samt med hydraulisk drift av bottenskruvarna (bild 3).
Under gödselbehållaren löper en kraftöverföringsaxel som drivs av traktorns 1000-varvs kraftuttag och i sin tur via kilremmar driver två hydraulpumpar. Den ena pumpen försörjer en hydraulmotor, som via en kedjetransmission driver bottenskruvarna, med olja. Varvtalet på bottenskruvarna kan justeras steglöst i intervallet 0-30 rpm med hjälp av en proportionalflödesventil. Den andra pumpen svarar för oljeflödet till en hydraulmotor som är direkt kopplad till de fyra vinkel-växlar på vilka spridartallrikarna sitter monterade. Spridaraggregatets båda rivar-valsar drivs mekaniskt från huvudaxeln via en vinkelväxel, en remtransmission med utväxling 2:1 och en överbelastningskoppling. Valsarnas varvtal är således 500 rpm. Bilaga 2 innehåller en förteckning över de komponenter som användes vid ombyggnaden av spridaren.
2
1
3
Bild 3. Schematisk bild av den ombyggda Hillspridaren. 1) Liggande rivarvalsar täckta av en plåthuv, 2) Hydrauliskt drivna bottenskruvar (varvtal steglöst justerbart 0-30 rpm), 3) Hydrauliskt drivna spridartallrikar.
Spridaren är försedd med ett eget hydraulsystem och använder ingen olja från traktorn. På gödselbehållarens vänstra sida sitter en hydraultank som rymmer 200 l olja. En miljöanpassad, biologiskt nedbrytbar olja av typen HF-E 46 används. Vid utformningen av spridaraggregatet lades stor vikt vid att åstadkomma så stor flexibilitet som möjligt. Rivarvalsarna kan flyttas individuellt mellan fyra olika positioner, spridarbordets lutning och läge i längdled är justerbara, tallrikarna kan förskjutas inbördes i sidled och tallrikarnas rotationsriktning kan ändras dels för spridaraggregatet som helhet genom att slangarna på hydraulmotorn skiftas, dels individuellt genom att respektive vinkelväxel vänds. Dessutom är varvtalet steg-löst justerbart upp till 950 rpm. Fästet för hydraulmotorn är förberett för montering av en kraftgivare som kan ta upp reaktionsmoment från hydraulmotorn. Tanken är att en sådan givare ska ingå i ett framtida reglersystem. Ventilen som styr hastig-heten på bottenskruvarna är i dagsläget en manuellt ställbar flödesventil som gör det möjligt att steglöst variera varvtalet och därmed manuellt styra gödselflödet. Systemet är dock förberett för en elmanövrerad proportionalventil.
I första utförandet monterades spridartallrikarna på två olika nivåer. Detta var en idé som både vi och tillverkaren bedömde som intressant att testa, men som vi ganska snart övergav då vi märkte att arrangemanget snarare försämrade än för-bättrade spridningsbilden. Utrymmet under de båda yttre tallrikarna fylldes snabbt med gödsel, vilket bl.a. medförde att gödselklumpar kunde falla ner på marken på ett okontrollerat sätt.
Provkörning
Hösten 1999 gjordes de första, inledande testerna av den ombyggda spridaren. Inledningsvis kartlades sambanden mellan inställning och skruv- respektive
tallriksvarvtal med tom spridare. Därefter testades spridarens funktion med relativt välbrunnen, blandad fastgödsel på Ultuna Egendoms gödselplatta på Lövsta 10 km öster om Uppsala (bild 4).
Bild 4. Inledande test av den ombyggda Hillspridaren på Ultuna Egendoms gödselplatta på Lövsta.
Under våren och sommaren 2000 genomfördes mer systematiska tester i JTI:s provningsanläggning för stallgödselspridare på Lövsta (bild 5). Inför dessa körningar hade spridaren försetts med givare kopplade till en mätdator som registrerade både skruvarnas och tallrikarnas varvtal kontinuerligt under gång. Utmatningsprov gjordes med kletig nötgödsel från Åkerby, Funbo. Sidledsprov utfördes både med nyss nämnda nötgödsel och med kletig hönsgödsel från SLU:s anläggning vid Funbo-Lövsta. Spridarens inställningar varierades enligt bilaga 3. Från början var det tänkt att även spridartallrikarnas varvtal skulle ha varierats, men detta befanns inte meningsfullt då hydraulmotorn till tallrikarna inte klarade att hålla varvtalet uppe vid högre gödselflöden. Av ekonomiska skäl kunde sprida-ren inte byggas om ytterligare inom ramen för projektet. Ekonomin begränsade också antalet prov vi kunde utföra.
Testerna utfördes med utrustning och metoder enligt det förslag till europeisk standard (PrEN 13080) som för närvarande håller på att behandlas inom CEN (CEN, 1997). Körhastigheten (rampens hastighet) vid sidledsproverna var 1 km/h.
Bild 5. Interiör från JTI:s provningsanläggning för stallgödselspridare på Lövsta. På bilden testas spridningsjämnheten i sidled.
Resultat
Nominellt skruv- och tallriksvarvtal vid olika inställningar redovisas i bilaga 4. Med nominellt varvtal avses varvtalet med tom spridare vid PTO-varv (1 000 rpm) på kraftuttaget.
Praktisk funktion
Arrangemanget med spridartalllrikarna monterade på olika nivåer (bild 4) visade sig redan i de inledande provkörningarna vara mindre lyckat. Utrymmet under de båda yttre tallrikarna fylldes snabbt med gödsel, vilket bl.a. medförde att gödsel-klumpar kunde falla ner på marken på ett okontrollerat sätt. Dessutom uppstod två tydliga åsar i spridningsbilden snett utåt/bakåt från spridaren. Gödseldjupet i dessa åsar var ungefär dubbelt så stort som mellan och på sidorna av dem. Åsarna var svåra att fånga på bild, men kan skönjas på fotot nedan (bild 6).
När alla tallrikarna monterades på samma nivå blev spridningsresultatet betydligt bättre. Ett par-tre gånger uppstod stopp i rivarvalsarna. Vid ett tillfälle hade en liten sten kilat sig fast mellan nedre valsen och plåthuvens sidovägg. I övrigt orsakades stoppen av att drivremmarna mellan övre och nedre valsen slirade. Problemen löstes genom montering av större remskivor med fyra istället för tre spår.
Bild 6. Resultat från inledande test av den ombyggda spridaren i första utförandet med tallrikarna monterade på olika nivåer. Bilden visar åsar i spridningsbilden samt gödsel-klumpar som fallit ner på marken från utrymmet under de båda yttre tallrikarna.
Försök utförda med både nöt- och hönsgödsel visade att spridartallrikarna kräver betydligt mer effekt än de 20-25 kW vi tillsammans med tillverkaren inlednings-vis bedömde som tillräckligt. När gödselflödet ökade till 24 kg/s sjönk tallrikarnas varvtal från nominella 950 rpm ner till 450-500 rpm (bild 7).
Ett annat, mindre problem som noterades var att gödsel tenderade att samlas längst ut på spridarbordet, särskilt på vänster sida ovanpå skyddskåpan till hydraulmotorn (bild 8). Gödselklumpar föll sedan ner på marken och orsakade ojämnheter i sprid-ningsbilden.
Bild 7. Tallriks- och skruvvarvtal samt gödselflöde under tömning av ett lass kletig nötgödsel.
Bild 8.Ojämnhet i spridningsbilden orsakad av att gödsel samlades längst ut på spridar-bordet och därifrån föll ner på marken.
NOTKLET3_20000523B experimen 2t JTI
16.0 15.0 14.0 13.0 12.0 11.0 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 rpm 1 000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 RPM 40 35 30 25 20 15 10 5 0 kg/ s 0 s 100 s 200 s 300 s 400 s 000-00:00:00 C1 22 s C2 420 s 000-00:07:22 bottenskruvar (rpm) gödselflöde (kg/ s) Tallriksvarvtal (RPM)
Gödselfördelning i sidled, arbetsbredd och förmåga att
sönderdela gödseln
Resultaten från sidledsproverna finns sammanställda i tabellform i bilaga 5. Trots problemen med otillräcklig effekttillförsel och sjunkande varvtal på tallrik-arna visade tester med nötgödsel att det är möjligt att komma ner till en variations-koefficient (VK) i sidled på 11,1 % vid 8 m arbetsbredd (bild 9). Vid 9 m arbets-bredd var VK 13,3 %. Liknande resultat erhölls med hönsgödsel (bild 10).
Bild 9. Gödselfördelning i sidled vid spridning av kletig nötgödsel med den modifierade Hillspridaren. Den optimala arbetsbredden var 8,0 m och variationskoefficienten 11,1 %.
Tvärs körriktningen varierade givan efter överlappning endast med ±20 %, dvs. mellan 80 och 120 % av medelgivan. Kastvidden uppgick till 17 m (bild 9).
Bild 10. Gödselfördelning i sidled vid spridning av kletig hönsgödsel med den modifierade Hillspridaren. Den optimala arbetsbredden var 8,5 m och variationskoefficienten 12,7 %.
Ett annat sätt att uppge en spridares arbetsbredd är att ange arbetsbredden vid 20 % VK. En variationskoefficient under 20 % anses i fast- och kletgödsel-sammanhang som bra (Emgardsson, 1997). Med denna definition uppgick arbets-bredden för vår ombyggda Hillspridare till 10-10,5 m i flera körningar (se bilaga 5). Kastvidden uppgick som mest till 19 m.
Spridarbordets lutning påverkar både arbetsbredden och hur långt spridaren kastar gödseln bakåt respektive framåt. Vid både 5 och 9° lutning blev arbetsbredden mindre än vid 7°. Vid 9° lutning kastade spridaren gödsel och småsten upp till 30 m bakåt.
Även tallrikarnas rotationsriktning har stor betydelse för spridningsbilden och hur långt spridaren kastar gödseln bakåt respektive framåt. Flertalet sidledsprov, bl.a. provet i bild 9, kördes med tallrikarna roterande parvis mot varandra så att två gödselutsläpp bildades. Omvänd rotationsriktning med oförändrad inställning av skärmarna resulterade i mer än halverad arbetsbredd samt en spridningsbild med två tydliga ”toppar” på sidorna (bild 11).
Bild 11. Gödselfördelning i sidled vid spridning av kletig nötgödsel med den modifierade Hillspridaren. Omvänd rotationsriktning på tallrikarna jämfört med bild 9. Den optimala arbetsbredden var 3,5 m och variationskoefficienten 16,3 %.
Då skärmarna flyttades till sitt främre läge erhölls åter samma arbetsbredd som i bild 9, men med betydligt sämre jämnhet (bild 12). Till skillnad från i körningen som återges i bild 9 kastade spridaren i stort sett ingen gödsel framåt.
Även om inga direkta mätningar utfördes kunde det konstateras att den modifi-erade spridaren sönderdelar gödseln mycket väl. Bortsett från den gödsel som föll ner på marken från spridarbordets ytterkanter kunde nästan inga gödselklumpar med större diameter än 5 cm återfinnas på marken. De visuella iakttagelser som gjordes under testkörningarna tyder på att sänkt tallriksvarvtal resulterade i sämre sönderdelning av gödseln.
Bild 12. Gödselfördelning i sidled vid spridning av kletig nötgödsel med den modifierade Hillspridaren. Samma rotationsriktning på tallrikarna som i bild 11, men med skärmarna i sitt främre läge. Den optimala arbetsbredden var 8,0 m och variationskoefficienten 19,0 %.
Giva och gödselfördelning längs kördraget
De hydrauliskt drivna bottenskruvarna ökar möjligheterna att ställa in spridaren så att önskad giva erhålls och gör det samtidigt möjligt att sprida små givor av t.ex. hönsgödsel.
Gödselfördelningen längs kördraget (bild 13) uppvisar ett liknande mönster som för den ursprungliga spridaren. Konstantsträckan, dvs. den del av kördraget under vilken gödselflödet avviker mindre än ±10 % (vid givor under 20 ton/ha mindre än ±2 ton/ha) från konstantflödet2, var i det här fallet 19,7 %.
0 20 40 60 80 100 40 30 20 10 0 Procent av kördragets längd Giva, ton/ha
Bild 13. Typisk gödselfördelning längs kördraget för Hillspridaren. Konstantsträckan var i detta fall 19,7 % och konstantflödet 24,1 kg/s (konstantgiva 16,1 ton/ha).
2
Konstantflödet utgör medelflödet under en specificerad del av tömningstiden (för fast- och kletgödselspridare de 30 % som ger det högsta medelvärdet).
Ett av syftena med de horisontella rivarvalsarna och plåthuven var att utjämna de pulseringar i gödselflödet som är typiska för Hillspridaren. Rivarvalsarna och huven har medfört ett jämnare gödselflöde men inte helt löst problemet.
Diskussion
Praktisk funktion
Den i dagsläget största bristen vad gäller spridarens praktiska funktion är att tallrikarnas varvtal sjunker kraftigt vid belastning på grund av otillräcklig effekt-tillförsel. Detta får även återverkningar på arbetsbredd, spridningsjämnhet i sidled och spridarens förmåga att sönderdela gödseln. För att lösa problemet behöver det hydrauliska drivsystemet till tallrikarna dimensioneras upp. Av ekonomiska skäl ryms dock inte denna ombyggnad inom projektets ram.
Problemet med att gödsel samlas längst ut på spridarbordet och därifrån faller ner på marken och orsakar ojämnheter i spridningsbilden kan troligen lösas genom att skyddsplåtarna vid de yttre tallrikarna modifieras.
Vid 9° lutning på spridarbordet kastade spridaren gödsel och småsten upp till 30 m bakåt. Detta kan utgöra ett problem ur såväl säkerhets- som miljösynpunkt.
Gödselfördelning i sidled, arbetsbredd och förmåga att
sönderdela gödseln
Tvärs körriktningen varierade givan efter överlappning endast med ±20 %, dvs. mellan 80 och 120 % av medelgivan. Det är en avsevärd förbättring jämfört med de resultat som uppnåddes då SMP provade den ursprungliga Hillspridaren med liknande gödsel. Då varierade givan efter överlappning till optimal arbetsbredd mellan 60 och 180 % av medelgivan (SMP, 1994). Vid en jämförelse med de av DLG och FAT provade spridarna tillhör den modifierade Hillspridaren de bättre även om den inte når en absolut topplacering.
Arbetsbredden i SMP:s tester var 7 m medan vi uppnådde 9 m med den modifi-erade spridaren. En förbättring på bara 2 m kan tyckas föga imponerande, men då bör man ha i minnet dels att vår spridare pga. underdimensionerad hydraulik inte klarade att hålla uppe varvtalet på tallrikarna under testerna, dels att vi ännu inte har optimerat inställningen av de olika parametrar som kan justeras på spridaren, t.ex. spridarbordets läge i längdled och lutning, spridartallrikarnas varvtal och rotationsriktning och rivarvalsarnas läge horisontellt och vertikalt.
Beträffande spridningsjämnhet i sidled och gödselns finfördelning fyller den ombyggda spridaren de krav som ställdes upp i kravspecifikationen med råge. Arbetsbredden behöver dock förbättras ytterligare. Vid användning av fasta kör-spår är det önskvärt med en arbetsbredd på minst 12, gärna 18 m. Jämfört med de tvåstegsspridare som provades av vid DLG och FAT ligger arbetsbredden hos Hillspridaren i nuvarande utförande i nedre delen av intervallet. Sannolikt skulle både arbetsbredd och spridningsjämnhet kunna förbättras avsevärt dels genom att hydrauliken dimensioneras upp, dels genom att de olika inställningar som går att variera på spridaraggregatet optimeras. Det senare är dock ett omfattande och tids-krävande arbete.
Giva och gödselfördelning längs kördraget
De hydrauliskt drivna bottenskruvarna ökar möjligheterna att ställa in spridaren så att önskad giva erhålls och gör det samtidigt möjligt att sprida små givor av t.ex. hönsgödsel. Dock är det inte realistiskt att tro att föraren genom manuell reglering ska kunna kompensera för flödesvariationerna längs kördraget.
För att kompensera för flödesvariationerna längs kördraget behövs ett automatiskt reglersystem. Förutsatt att finansiering kan erhållas har JTI för avsikt att ta initia-tiv till utveckling av ett sådant system inom en nära framtid. I ett projekt av den här karaktären kan det vara lämpligt att söka internationellt samarbete för att ta vara på de erfarenheter som finns hos forskare i andra länder, främst England, Frankrike och Italien.
För att få ut systemet i praktisk användning är det också viktigt att utvecklingen sker i nära samverkan med tillverkande industri. Erfarenheter från tidigare ut-vecklingsprojekt i Sverige och andra länder visar att prototyper allt för ofta blir liggande hos forskarna utan att komma ut i praktisk produktion.
Tidigare undersökningar vid JTI har visat att det finns ett nära samband mellan det vridmoment som åtgår för att driva spridaraggregatet och utmatad mängd gödsel per tidsenhet. I dagsläget bedömer vi det som troligt att reglersystemet kommer att baseras på denna princip.
Rivarvalsarna och huven har reducerat de för Hillspridaren så karaktäristiska pulseringarna i gödselflödet men inte helt löst problemet. Ett reglersystem baserat på den ovan beskrivna principen kommer inte heller att kunna kompensera för dessa snabba flödesvariationer eftersom varje enskild gödselklump redan lämnat utmatningsmekanismen när den träffas av spridartallrikarnas vingar. Troligen kommer dock inte detta att påverka spridningsjämnheten längs kördraget särskilt mycket i praktiken eftersom gödseln sprids över en stor yta (i runda tal 20 x 30 m) bakom och på sidorna av spridaren.
Eftersom inget reglersystem byggts ännu är det för tidigt att säga om Hillspridaren kommer att klara de uppställda kraven beträffande spridningsjämnhet längs kör-draget och möjligheter att ställa in önskad giva.
Slutsatser
• Spridartallrikarna kräver betydligt mer effekt än de 20-25 kW vi inledningsvis förväntade oss. Nuvarande hydraulsystem måste dimensioneras upp för att und-vika att varvtalet sjunker för mycket vid högre gödselflöden.
• Att ha tallrikarna monterade på två olika nivåer innebär ingen fördel. Både praktisk funktion och spridningsresultat försämrades av detta arrangemang.
• Beträffande spridningsjämnhet i sidled och förmåga att sönderdela gödseln upp-fyller spridaren uppställda krav. Båda dessa parametrar förbättrades avsevärt genom ombyggnaden.
• Arbetsbredden behöver förbättras ytterligare. Vid användning av fasta körspår är det önskvärt med en arbetsbredd på minst 12, gärna 18 m. Sannolikt går det att öka arbetsbredden avsevärt dels genom att hydrauliken dimensioneras upp,
dels genom att de olika inställningar som går att variera på spridaraggregatet optimeras.
• Optimal lutning på spridarbordet tycks vara ca 7°. Vid denna inställning erhölls den största arbetsbredden.
• Spridartallrikarna bör rotera parvis mot varandra så att två gödselutsläpp bildas. Det går visserligen att uppnå samma arbetsbredd med omvänd rotationsriktning, men då blir spridningsjämnheten sämre samtidigt som känsligheten för felaktig inställning av sidoskärmarna ökar. En fördel med omvänd rotationsriktning är att spridaren inte kastar någon gödsel framåt längs sidorna.
• De hydrauliskt drivna bottenskruvarna ökar möjligheterna att ställa in spridaren så att önskad giva erhålls och gör det samtidigt möjligt att sprida små givor av t.ex. hönsgödsel.
• För att kompensera för flödesvariationerna längs kördraget behövs ett automatiskt reglersystem. Utvecklingen av ett sådant system bör ske i nära samarbete med tillverkande industri.
Litteratur
Andersson Ö., Ekfäldt C. & Malgeryd J., 1990. Styrning av givan vid spridning av stallgödsel. Kongressrapport från NJF-Teknik -90. Datateknik og auto-matisering. Statens Jordbrugstekniske Forsøg. Horsens, Danmark.
Balsari P. & Airoldi G., 2000. A dose control unit for manure spreader. Paper No 00-AE-0336 presented at AgEng 2000, Warwick, England.
Carlson G. & Andersson Ö., 1990. Improvement of the performance of the appli-cation rate for solid-manure spreaders. Paper presented at AgEng 90, Berlin, Tyskland
CEN, 1997. Manure spreaders – Specification for environmental preservation – Requirements and test methods. PrEN 13080. Comité Européen de Normalisation.
DLG, 1995a. Kompost- und Stalldungstreuer WESTER DST 18 T. DLG Prüfbericht 4426, Gruppe 4c/32. Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft, Frankfurt am Main, Tyskland.
DLG, 1995b. Kompost- und Stalldungstreuer TEBBE HKS 12.500. DLG Prüfbericht 4427, Gruppe 4c/33. Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft, Frankfurt am Main, Tyskland.
DLG, 1995c. Kompost- und Stalldungstreuer STREUBLITZ VS 10-L. DLG Prüfbericht 4428, Gruppe 4c/34. Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft, Frankfurt am Main, Tyskland.
DLG, 1995d. Kompost- und Stalldungstreuer JF ST 9500. DLG Prüfbericht 4429, Gruppe 4c/35. Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft, Frankfurt am Main, Tyskland.
DLG, 1995e. Kompost- und Stalldungstreuer BERGMANN TSW 1814. DLG Prüfbericht 4430, Gruppe 4c/36. Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft, Frankfurt am Main, Tyskland.
DLG, 1997. Kompost- und Stalldungstreuer HEYWANG MGE 55/120 BD. DLG Prüfbericht 4597, Gruppe 4c/37. Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft, Frankfurt am Main, Tyskland.
Döhler H., 1998. Recycling organic solids in agriculture: Quantities, restraints preventing recycling, application techniques. Paper presented at Meeting 1 of EU Concerted Action FAIR-CT97-3779 ”Recycling Organic Solids in Agriculture” (ROSA) 24-25 september, Uppsala.
Ekfäldt C., 1990. Utvärdering av gödselspridningsförsök med Hillvagn (opubl.) JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala.
Emgardsson P., 1997. Dansk uppstickare spred bäst. Lantmannen 11, s 10-13. Frick R., Heusser J. & Schick M., 2001. Ausbringtechnik Abfalldünger und
Lauf-stallmist. Arbeitsqualität und Eignung verschiedener Streusysteme. FAT Berichte 560, Eidgenössische Forschungsanstalt für Agrarwirtschaft und Landtechnik, Tänikon, Schweiz.
Lindén B., Gustafson A., Torstensson G. & Ekre E., 1993. Mineralkvävedynamik och växtnäringsutlakning på en grovmojord i södra Hallland med handels-och stallgödslade odlingssystem med handels-och utan insådd fånggröda. Avdelningen för vattenvårdslära, Institutionen för markvetenskap, Sveriges lantbruks-universitet, Uppsala.
van Loo L., 1996. Loonwerk. Stalmest- en compoststrooiers kunnen hun werk aan. Landbouwmechanisatie 6/7, 3 juli.
Malgeryd J., 1996. Åtgärder för att minska ammoniakemissionerna vid spridning av stallgödsel. JTI-rapport Lantbruk & industri 229, JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala.
Pettersson O., 1998. Produktutveckling av Hill-spridare. Examensarbete, Institu-tionen för materialvetenskap, Uppsala Universitet.
Pugh S., 1995. Total Design. Adison-Wesley Publishing Company
Rodhe L., 1999. Advancements on the technologies for inputs distribution – The case of animal manure. Club of Bologna, Proceedings of the 10th meeting of the full members 14th-15th November, s 41-48. Bologna, Italien. SCB, 1998. Gödselmedel i jordbruket 1996/1997. Tillförsel till åkergrödor.
Statistiska meddelanden NA 30SM 9803, Statistiska centralbyrån, Örebro. SMP, 1994. Stallgödselspridare Hill HS 6-2000. Meddelande 3409. Statens
Maskinprovningar, Uppsala.
SRI, 1996. Annual report 1995-1996. Silsoe Research Institute, England.
SRI, 2001. Accurate spreading made easy. SRI News Issues 3 & 4 Winter 1998. http://www.sri.bbsrc.ac.uk/news/Winter98/Accurate.htm
Thirion F., Chabot F. & Zwaenepoel P., 1998. Integrated weighing platform for manure spreader regulation. Paper No 98-E-002 presented at RAMIRAN 98 ”8:th International Conference on Management Strategies for Organic Waste Use in Agriculture” 26-29 maj. Rennes, Frankrike.
Bilaga 1
Kravspecifikation
Med hänsyn tagen till informationsinsamling och planeringsmatris kunde följande kravspecifikation ställas upp:
1. Spridaren ska kunna användas för gödsel i klass 3-5. 2. Maskinföraren ska enkelt kunna ställa in olika givor.
3. Gödselgivan ska kunna varieras mellan 5 och 40 ton/ha vid 6 km/h. 4. Föraren ska ej behöva hastighetskompensera för att få jämna givor. 5. Spridaren ska vara driftsäker.
6. Spridaren ska vara servicevänlig.
7. Det ska finnas möjlighet att bygga ut systemet med GPS-mottagning. 8. Spridaren ska klara sin uppgift med traktorns energi och effekt. 9. Från traktorhytten ska följande kunna manövreras:
• Till- och frånslag av spridning
• Inställning av önskad giva i minst 10 steg
• Kalibrering av reglersystem
Dessutom ska någon indikering visa att rätt giva sprids.
10. Samtliga manövreringar ska kunna utföras med handskar på händerna. 11. Samtliga ingående komponenter ska vara så utformade att de tål den miljö.
som kommer ifråga på en gödselspridare, t.ex. vibrationer och korrosion. Alla komponenter ska vara så skyddade att de tål att högtryckstvättas.
12. Priset för material och arbete vid en framtida serieproduktion får ej överstiga 150 000 kr.
13. Spridaren ska klara att hålla inställd gödselgiva med en noggrannhet av ±10 % under 70 % av kördragets längd.
14. Spridaren ska ge en spridningsjämnhet i sidled med mindre än 30 %
variationskoefficient enligt testmetoder föreslagna i typgodkännandestandard. 15. Form vikt och storlek på nya komponenter får inte påverka normal användning
av spridaren.
16. Påbyggda fästen och konsoller bör vara av svetsbart material.
Bilaga 2
Komponenter använda vid ombyggnad av
Hillspridaren
Detalj Leverantör Detaljnummer Pris per st eller
per meter
Antal eller meter Växellåda till
rivar-valsar
Uni-cardan AB GT20-T 1 495 1
Lantbruksaxel Uni-cardan AB W2200-SD-15-500 K92 20.10.00-56.113.16 2 720 1 Lantbruksaxel Uni-cardan AB W2200-SD-15-500 F/51R 20.10.00-56.140.4 2 255 1
Ventil Voac hydraulik L90LS-02-SE03-012A 9 896 1
(Hydraulmotor till spridartallrikar, ej använd)
(Voac hydraulik) (Ross Gerotor MB 80) (5 670) (2)
Hydraulmotor till spridartallrikar
Voac hydraulik Ross Gerotor MB 100 ersätter 2 st MB 80 Netto 3 400 1
Hydraulmotor till bottenskruvar
Voac hydraulik Ross Gerotor ME/MJ 240 7 134 1
Hydraulpump Voac hydraulik Voac F1-80 9 378 2
Filter Voac hydraulik Return filter 946395 1 416 2
Axel, Ø 40 mm Uppsala Handelsstål SS 1650 (ny beteckning SS1672) 224 ( lev. av Rana)
4
Axel, Ø 35 mm Uppsala Handelsstål SS 1650 (ny beteckning SS1672) 135 1,1 Lager Maskin & Verktyg, U-a SKF SY 35 TF YAR 207-2FF (SY 35 TR) 393 6 Lager Maskin & Verktyg, U-a SKF SY 40 TF YAR 208-2FF (SY 40 TR) 458 5
Ventil Robert Bosch AB 0 811 403 010 inkl. montageplatta 6 500 1
Remväxel Trelleborg Industri AB Enligt programförslag 3 246 1
Remväxel Trelleborg Industri AB Enligt programförslag 3 300 1
Remväxel Trelleborg Industri AB Enligt programförslag 3 016 1
Olja Sven Johansson Energi Shell Naturelle HF-E 46 5 050
Pumpskyddsventil Näsström system 30-LO-B12-NS LPB30/TN 793 1
Dubbel pilotstyrd backventil Näsström system VBPDE-38L 261 1 Prioriteringsventil (Tillfällig lösning i väntan på styr-system) Näsström system VRFC3L34A 1 050 1 Växellådor till spridartallrikar
Svenska Uni-Cardan 502004 växellåda GT30-T utv. 1,53:1 113/8”-6x3
1 500 4
Remväxel till övre vals
Maskin & Verktyg, U-a Kilremsskiva SPA 200x4, remmar SPA 1500, bussning 3020-40
1
Ventilslid (utbytt i samband med att motor MB 100 monterades)
Voac hydraulik Originalslid finns kvar 1
Kopplingar mellan axlar och pumpar
Ins
tä
llni
nga
r
v
id pro
v
k
ö
rning a
v
de
n omby
ggda
s
p
rida
re
n i J
T
I:s
te
s
ta
n
lä
ggni
Sk ru var Luc k a Spr idar bor d S pr idar ta llr ik ar Sk är m a r T y p a v pr ov F iln am n G öds els lag Las s D atum Ins täl ln ing, regler ra tt 1) Var v tal (nom .) , rp m Ö ppni ng Läge i län gdl ed Lutn ing , gr ader Rotat ions -ri k tning 2) Ins täl ln ing, ven ti ls lid 3) Var v tal (nom .) , rp m Läge Sid led sp ro v Notk let2.s id Nötk letgöds e l 1 00- 05-3 0 0,5 7 ,5 Hel 3 :e h å le t fr a m if rå n 5 M ax 950 1:a h å le bak if rå n Notk let3.s id 1 1 4 ” ” ” ” ” ” ” Notk let8.s id 2 00- 07-0 4 0,25 4 ” ” ” ” ” ” ” Notk let9.s id ” ” ” ” 9 ” ” ” ” Notk le10.s id ” ” ” ” 7 ” ” ” ” Notk le11.s id ” ” ” ” ” ” ” ” Notk le12.s id ” ” ” ” ” ” ” ” H ål 4 re s 5 bak if rå Hons 2.s id H öns gö ds el 1 00- 08-2 5 ” ” ” ” ” ” ” 1 :a h å le bak if rå n Hons 3.s id 0 ,12 2 ” ” ” ” ” ” ” Hons 4.s id ” ” ” ” ” ” ” ” ” Hons 5.s id ” ” ” ” 5 ” ” ” ” Hons 7.s id 0 ,25 4 ” ” ” ” ” ” ” Hons 8.s id 0 ,12 2 ” ” ” ” ? S änk t ” Utma tnings pr ov Notk let1.utm Nötk letgöds e l 1 00- 05-2 2 0,5 7 ,5 Hel 3 :e h å le t fr a m if rå n 5 M ax 950 1:a h å le bak if rå n Notk let2.utm 2 00-05-2 3 1 1 4 ” ” ” ” ” ” ” Notk let3.utm 3 ” ” ” ” ” ” ” ” " 1) Ant a l var v u ts k ru vad v enti l f rån ur s p ru ngl igt no lläge ( röd m a rk er ing) 2) A v s e r de m ittr e ta llr ik ar na s edda bak if rå n 3) J u s ter m å tt på ve nti ls lide n , m mJ T I – In st it u tet f ö r jo rdbruk s - o c h m 34
Bilaga 4
Nominellt skruv- och tallriksvarvtal samt
oljetryck vid olika inställning
Bild 4:1. Skruvvarvtal och oljetryck vid olika inställning, tom spridare.
Bild 4:2. Tallriksvarvtal och oljetryck vid olika inställning, tom spridare.
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Inställning av reglerratt, varv utskruvad från markering
Skruvvarvt a l, r p m O lje tr yck, MPa Skruvvarvtal, r p m Oljetryck, MPa 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 18,5 19 19,5 20 20,5 21
Inställning av ventilslidens justermått, mm
T a llr iksvarvt a l, r p m O lje tr yck, MPa Tallriksvarvtal, r p m Oljetryck, MPa
Bilaga 5
Re
s
u
lt
a
t frå
n
pro
v
körning av
de
n omby
ggda
s
p
rida
re
n i J
T
I:s
te
s
ta
n
lä
ggnin
g
T abell 5 :1. R e s u lt at f rån s idl e d s p ro v . Ar bets b re dd, m M ede lg iv a vi d op tim a l ar bets -br edd, ton/ ha F iln am n O p tim a l V id 20 % V K K a st vi dd , m V K vi d op ti m a l ar bets b re d d , % Vid 1 k m /h Vid 6 k m /h Var iati on i s id led ef ter ö v er la pp nin g t ill optim al ar b e ts br ed d, % av m edel gi va n Notk let2.s id 1,0 5 ,0 10,5 1 ,5 833 138, 8 98-Notk let3.s id 4,5 2 ,0 12,0 26,2 244 40,6 80-Notk let8.s id 4,0 7 ,0 16,0 11,0 118 19,7 85-Notk let9.s id 7,5 4 ,5 19,0 24,5 5 3 8 ,8 80-Notk le10.s id 8 ,0 10,0 17,0 11,1 4 2 6 ,9 85-Notk le11.s id 3 ,5 5,0 12,0 16,3 107 17,8 80-Notk le12.s id 8 ,0 9,5 18,5 19,0 4 0 6 ,6 75-Hons 2.s id 8 ,5 10,0 18,0 12,7 5 5 9 ,2 80-Hons 3.s id 9 ,5 10,5 19,0 14,6 3 0 5 ,0 80-Hons 4.s id 7 ,0 10,0 18,5 9 ,8 41 6,9 85-Hons 5.s id 6 ,0 8,5 17,0 14,0 3 8 6 ,4 80-Hons 7.s id 7 ,5 9,0 19,0 17,0 5 9 9 ,8 75-Hons 8.s id 8 ,0 9,5 19,0 12,6 3 5 5 ,880-J T I – In st it u tet f ö r jo rdbruk s - o c h m ilj öt ek n ik 38 T abell 5 :2. R e s u lt at f rån utm a tni ngs pr o v . G öds elf löd e, k g /s Kons ta ntg iv a vi d 8 m ar bets b re d d , to n/h a F iln am n Kons ta ntf löd e M ede lf löd e Vid 1 k m /h Vid 6 k m /h Kons ta nts tr ä c k a, % V ar ia ti on i l äng dl ed, % av k ons tantg Notk let1.utm 9,7 8 ,0 43,6 7 ,3 62,4 1) 20-13 5 Notk let2.utm 13,0 8 ,2 58,5 9 ,8 22,7 0 -160 Notk let3.utm 24,2 19,0 108, 9 18,2 19,2 30-13 5 1) D en os ed van lig t lån ga k ons tants tr ä c k an ber or p å at t g iv an är lå g. V id gi vor und er 20 ton/ ha är de n tillå tn a a v v ik e ls en vi d b er äk ning a v k ons tants tr ä c k an ± 2 ton/h a is tä llet f ö r ± 10
