Wie viel Ballast soll es denn sein?

Für hohe Zugkräfte braucht es neben guten Reifen auch passende Radlast und Gewichtsverteilung. Mit Ballastierung kann hier nachgeholfen werden und zugleich der Schlupf im optimalen Bereich gehalten werden.

Für jedes zusätzliche Kilogramm braucht man Energie, um es in Bewegung zu setzen. Gleichzeitig steigt mit dem Gewicht auch die Verdichtungsgefahr des Bodens. Dennoch ist Ballast für viele Traktoreinsätze unerlässlich. „Zum einen ist die optimale Radlast- und Gewichtsverteilung eine Voraussetzung für effiziente Zugkraftübertragung. Bei einem Traktor soll als Richtwert 55 bis 60 Prozent hinten sein, 40 bis 45 Prozent vorne. Zum anderen muss die Lenkfähigkeit des Traktors entsprechend erhalten bleiben“, erklärte Franz Handler von der BLT Wieselburg beim ÖKL-Webinar zu Bodenverdichtungen (siehe auch letzte BZ-Ausgabe). Beim Anbau von Geräten bzw. Anhängern oder sonstiger Beladung müssen mindestens 20 Prozent des Eigengewichtes der Zugmaschine auf der gelenkten Achse verbleiben. Diese wie auch andere Auflagen, etwa höchst zulässige Achslasten oder Gesamtgewichte, sind einzuhalten.

Acht bis zwölf Prozent Schlupf sind ideal

Hohe Zugkraftübertragung ist im Feldeinsatz mit Schlupf  (S) verbunden. Er ergibt sich dadurch, dass sich die Reifenoberfläche schneller als die Maschine bewegt, die tatsächlich zurückgelegte Wegstrecke (W_ist) des Fahrzeugs ist also kleiner als die theoretische (W_soll), die der Reifenumdrehung entspricht.  Angegeben  wird der Schlupf in Prozent. Konkret lautet die Formel:

S=(W_soll -W_ist)/W_soll x 100

Dreht der Reifen auf der Stelle – W_ist hat dann den Wert null – ist der Schlupf daher 100 Prozent. „Die maximale Zugkraft, die man erreichen kann, liegt bei den meisten Reifen irgendwo bei einem Schlupf zwischen 35 und 45 Prozent“, so Handler. Daneben gäbe es jetzt auch Reifen, die diese maximale Zugkraftübertragung bereits im Bereich von 15 bis 25 Prozent erreichen.

„Wenn man an der Grenze des Möglichen fährt, dann kommt man eben automatisch zu diesen hohen Schlupfwerten“. Davon rät Handler wie auch andere Experten dringend ab. Denn Schlupf erhöht immer auch den Treibstoffverbrauch. Noch ein größeres Problem ist aber die Bodenverlagerung. Mit dem Durchdrehen des Reifens wird der Boden nach hinten verschoben. Dadurch können zusätzlich zur Verdichtung aufgrund der Radlast Schmierschichten entstehen, die von Wurzeln oder Bodenwasser schlecht durchdrungen werden. „Im Grünland sind zudem Grasnarbenschäden vorprogrammiert, die zu Ertragsverlusten und Futterverschmutzung führen“, sagt Handler. Letztere könne dann zu großen Problemen im Stall führen. 

Ist also null Prozent Schlupf das Ziel? „Nein“, sagt der BLT-Experte. „Fährt man mit zu geringem Schlupf, dann hat man eine schlechte Auslastung“.  Bei wenig Schlupf kann bei der Feldarbeit etwa der Traktor zu schwer und das Gerät zu schmal sein, oder es arbeitet zu flach. 

Laut DLG-Merkblatt 461 sollte die Zugkraft aus „energetischer und pflanzenbaulicher Sicht“ im Schlupfbereich zwischen fünf und 15 Prozent übertragen werden. Gemäß Darstellungen von Prof. Ludwig Volk sind im Hinblick auf den Traktionswirkungsgrad acht bis zwölf Prozent Schlupf bei Zugarbeiten mit Ackerreifen optimal. 

Handler empfiehlt bei der Arbeit auf dem Feld zu kontrollieren, ob man in diesem optimalen Bereich ist: „Mit unseren modernen Traktoren haben wir ja die Möglichkeit, dass wir uns den Schlupf am Terminal anzeigen lassen.“

Wovon der Schlupf abhängt

Einflüsse auf das Zugkraft-Schlupf-Verhalten haben im wesentlichen drei Bereiche:

• Reifen: Er möglicht einen Formschluss mit dem Boden. Abhängig ist dieser von der Aufstandsflächengeometrie, also von Profil und Kontaktfläche. Letztere ergibt sich u. a. aus Breite, Durchmesser, Reifeninnendruck und Bauart.

• Radlast: Diese bestimmt zusammen mit der Kontaktfläche den Kontaktflächendruck, der für den Kraftschluss (Reibung zwischen Boden und Reifen) relevant ist.

• Boden: Je nach Bodenart, -feuchte, -dichte und -bearbeitung ist die Scherfestigkeit unterschiedlich groß.

Radzugkraft ergibt sich vereinfacht durch Multiplikation des Zugkraftbeiwerts (abhängig von Reifen, Boden etc.) und der Radlast (kN). Das heißt die doppelte Radlast führt theoretisch auch zu einer doppelten Zugkraft, modifiziert durch den Zugkraftbeiwert.

Ballast ja, aber keinen unnötigen

Entsprechende Radlasten sind daher eine Voraussetzung,  hohe Zugkräfte zu übertragen und bei Feldarbeiten Treibstoff einzusparen. Das ist durch Versuche belegt. „Aber man sieht auch, wenn man zu viel ballastiert, dass dann der Dieselverbrauch nicht mehr abnimmt. Nur mehr die Bodenbelastung steigt dann durch das zusätzliche Gewicht“. Als Faustformel gelte: eine Tonne Ballast, die man unnötig durch die Gegend transportiert, kostet einen Liter pro Stunde an Diesel.

„Bei allen Arbeiten, bei denen ich sehr langsam bin, also beim Pflügen beispielsweise, lohnt sich die Ballastierung eher“, weiß Handler. Bei höheren Geschwindigkeiten bringe die Ballastierung weniger, hier sei  eher die Leistung des Motors der begrenzende Faktor. In beiden Fällen würde aber ein angepasster Reifeninnendruck die Zugleistung erhöhen.

Eine elegante Möglichkeit die Radlasten ohne das Gesamtgewicht des Fahrzeuges zu erhöhen, ist der Zugkraftverstärker. Mit ihm wird ein Teil des angehängten Gewichtes, z.B. eines Pflugs, auf die Traktorhinterachse übertragen, und so der Schlupf verringert. Front-Heck-Kombinationen ersparen auch „toten Ballast“.

Auf einen Blick
• Traktor soll so leicht wie möglich und so schwer wie nötig sein
• Ballast bei schwerer Zugarbeit montieren, verringert Schlupf
• Ballast bei leichter Zugarbeit und Zapfwellenarbeit demontieren
• Leerfahrt mit Ballast vermeiden
• 1 t Ballast erhöht Dieselverbrauch um 1 l/h
• Ballast muss rasch demontierbar sein
• Unnötiger Ballast bedeutet unnötige Bodenbelastung
• Toten Ballast vermeiden