Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Today, inverting is performed mostly using crane-mounted devices. These devices must increase their productivity in order to become more cost-competitive. One way to increase productivity is to make a two-headed device that can prepare the soil using both inverting and mounding.

The purpose of this study was to evaluate a two-headed test bench with an inverting and mounding function. The study aimed to characterize the planting spots, judge the site preparation result, and measure the hydraulic pressure required to produce acceptable planting spots on soils with varying frequencies of obstacles.

The study was conducted in Alvesta, Småland at the site of a future industrial area. The soil was a typical rocky Swedish moraine/till. The study comprised 29 crane stops on humus-covered forest soil. Each crane stop had been pre-marked and characterized using the Swedish Terrain Classification System. A number of crane stops were also evaluated on soil lacking humus layers. All crane stops were filmed to assist the data analysis.

Instead of inverting, the test bench only succeeded in mounding. On average, shallowly dug spots disturbed an area of 82dm2, and deeply dug spots disturbed 87dm2. The mounds measured, on average, 20dm2 at both the deeply and shallowly dug spots. Thus, the device’s theoretical total site disturbance when mounding was 16% (assuming 2000 mounds/hectare). If properly performed, inverting would have the theoretical potential to reduce the device’s total site disturbance to 12%. The percentage of satisfactory planting spots was 55%, which was acceptable given that the test bench had an incomplete working method. The results also pointed towards a link between higher obstacle frequencies and lower proportions of acceptable planting spots.

At the start of the study, it was noted that the device constantly worked at maximum pressure when the buckets were digging in obstacle-free ground. This indicated that the test bench’s hydraulic system was too weak. Digging shallowly partially compensated for this hydraulic weakness. Shallow digging also resulted in the device being less affected by obstacles in the ground. To get an indication of the test bench’s efficiency, I also measured the device’s time consumption when mounding at different soil obstacle frequencies. My hypothesis was that more obstacles would result in higher time consumption. The results supported the hypothesis, but the support was very weak.

One of the conclusions of the study is that the goal of soil preparation should be to make as shallow soil preparation spots as possible, as this results in a lower power requirement, that the device is less affected by obstacles, and less soil disturbance.

Inversmarkberedning görs idag till största delen med kranspetsmonterade aggregat och har därför låg prestation. För att kunna göra ett mer konkurrenskraftigt aggregat behövs en ökad prestation. Ett sätt att öka prestationen är att göra ett tvåhövdat markberedningsaggregat som kan genomföra inversmarkberedning samt högläggning. Detta examensarbete hade som syfte att utvärdera en tvåhövdad testbänk med inversfunktion som även är tänkt att klara högläggning. Det som skulle utvärderas var karaktären på markberedningspunkterna, markberedningsresultatet samt mäta tryckbehovet för att göra en godkänd planteringspunkt vid varierande hinderkvot. Detta för att i framtiden kunna producera ett konkurrenskraftigt kranspetsmonterat inversmarkberedningsaggregat.

Studien genomfördes i Småland på ett planerat industriområde utanför Alvesta. Marken som användes var en typisk moränmark med mycket sten i marken. Studien omfattade 29 kranstoppsplatser på skogsmark som hade valts ut i förväg och markerats. Vid dessa platser hade data om markförhållandena enligt terrängtypschemat samlats in. Ett antal kranstopsplatser kördes även på mark utan fältskikt. Hela maskinkörningen filmades för att vara till hjälp vid dataanalysen.

Aggregatet klarade inte av att inversmarkbereda utan det blev högläggning istället. Arean på den störda ytan blev i medeltal 82dm2 för de grunda punkterna och 87dm2 för de djupa punkterna. Högarnas area var 20dm2 på både djupa och grunda punkter. Aggregatets markpåverkan var 16 % beräknat på 2000 plantor/hektar. Den hade potential att klara 12 % om inversen hade utförts ordentligt. Andelen godkända planteringspunkter var 55 % vilket var acceptabelt med tanke på att testbänken hade ett ofärdigt arbetssätt. Resultaten visade också på ett samband mellan högre hinderkvot och lägre andel godkända planteringspunkter.

I början av studien noterades det att aggregatet, trots att det inte fanns några hinder, jobbade på ett konstant maxtryck när skoporna grävde i marken. Detta tydde på att testbänken var för svag. Med en grundare inställning blev tiden aggregatet var uppe på maxtryck kortare. Det resulterade även i att aggregatet påverkades mindre av markens hinder. För att testa aggregatets effektivitet gjordes även en tidsstudie där aggregatets tidsåtgång vid olika grader av hinder jämfördes. Min hypotes var att en högre svårighetsgrad skulle resultera i en högre tidsåtgång. Resultatet stödde hypotesen men stödet var väldigt svagt.

En av slutsatserna från studien är att målsättningen vid markberedning borde vara att göra så grunda markberedningspunkter som möjligt, eftersom det resulterar i ett lägre kraftbehov, att aggregatet störs mindre av hinder, samt att det leder till en lägre markpåverkan.