sciencetalk

Regen en zon, het gras groeit. Ik heb hier een hectare te maaien en daartoe gebruik ik een tractor met cirkelmaaier. De tractor is nogal krachtig (35pk, te krachtig voor de maaier) en als ik het gras te lang laat worden, dan heb ik regelmatig voor dat de maaier vastloopt en dat "voel" ik niet, terwijl ik met de tractor rijd - dus even verder verbranden de riemen van de maaier. Een bevriende landbouwer gaf me de volgende regel: "Hoe langer het gras, des te trager moet je rijden en des te langzamer moeten de messen van de maaier draaien". Dat trager rijden, daar was ik zelf reeds achter gekomen maar ik zou denken dat het dan beter is als de messen snel draaien, ik zou denken dat ze dan meer kracht maken en het gras beter snijden, maar nee, langzamer draaien is beter. De praktijk geeft de boer gelijk! 
 
Kan iemand mij helpen om de fysica en wetten/formules die hierachter schuilgaan te ontdekken?

Dat langzamer rijden bij langer gras lijkt mij wel logisch te verklaren: Ik neem aan dat hoe langer het gras is, hoe sterker het op de maaihoogte is, houteriger, dikker. Per grasspriet is er dan meer energie nodig om hem door te snijden. Rijd je te snel, dan moeten er in een tijdseenheid te veel van die sterkere sprieten worden doorgeslagen, en is het vermogen van de maaier ontoereikend.
 
Dat langzamer draaien kan ik alleen verklaren als je voor dat lagere toerental hetzelfde motorvermogen aanwendt, bijvoorbeeld door de overbrenging van de riemen te wijzigen. Dan neemt het toerental af, maar het koppel neemt toe waardoor het mes een grotere kracht kan uitoefenen. Samen met de langzamer verplaatsing leidt dat dan tot het gewenste resultaat, er wordt immers langer over het maaien gedaan en bij gelijk motorvermogen wordt er dus gedurende de hele maaibeurt meer energie verbruikt.
 
Zou je het toerental verlagen door bij gelijkblijvende overbrenging het motorvermogen te verminderen, dan zou een lager toerental juist averechts werken want dan is er minder vermogen beschikbaar.
 
Dus, verlaag je het toerental van de maaier door een andere riemoverbrenging te kiezen?

Michel Uphoff schreef: Dus, verlaag je het toerental van de maaier door een andere riemoverbrenging te kiezen?

 
Inderdaad, er is een aparte koppeling voor de messen! Nu ben ik helemaal mee waarvoor dank! 
Graag zou ik dit principe in een formule willen plaatsen, kunt u mij op weg helpen?

Wat bedoel je met een aparte koppeling?
Hoe verander je het toerental van die messen precies?

Wel, dat is als een "2de gear-box" - voor de snelheid van de messen zijn er 3 mogelijkheden; 1, 2 of 3 en dat betekent; snel, minder snel, langzaam terwijl de motor hetzelfde blijft draaien, het gaat dus om het verlagen/verhogen van de rpm van de messen (naargelang je keuze 1, 2 of 3) zonder dat de motor iets anders doet, volgens mij is het te vergelijken met een race-fiets. 1, 2 of 3 betekent een groter of kleiner tandwiel terwijl je benen (de motor dus) dezelfde kracht uitoefenen en d.w.z. dat je sneller of langzamer rijdt, meer of minder meters per omwenteling (maar "rijden" betekent in dit geval niet de tractor die vooruit gaat maar de messen die meer of minder toeren maken vanwege kleinere of grotere tandwielen).

Ok, grotere overbrengingsverhoudingen dus, maar met gelijk vermogen. Het koppel neemt dan inderdaad toe.
 
Maar een concrete formule, dat wordt lastig. Het is mij, en waarschijnlijk jou ook,  niet bekend hoeveel kracht er nodig is om een korte versus een lange grasspriet door te slaan met dat mes.
 
Als algemene vuistregel kan je natuurlijk wel zeggen dat er een bepaalde hoeveelheid energie nodig is om die hectare gras te maaien. Hoe hoger (en kennelijk daardoor dikker, houteriger, sterker) het gras is, hoe meer energie dat kost. De maaimotor levert een bepaald en vast vermogen op dat blad. Dus kan je een kort veld in zeg eens een uur maaien, en kost het twee keer zoveel vermogen een dikke spriet door te slaan, dan zal je daar twee uur over moeten doen, en dus de halve rijsnelheid moeten nemen.
 
Een andere zaak is het koppel, dat is iets minder voor de hand liggend. Bij hoog toerental van het maaiblad is er veel kinetische rotatie energie voorhanden en dus zou je denken dat doorslaan van een dikke spriet dan makkelijk is. Maar op het moment dat bij veel gras het toerental afneemt, valt een deel van die kinetische energie weg. Dan komt het meer op de kracht (het moment) aan die dat blad bij dat lagere toerental uit kan oefenen. En dan kan een lager toerental bij gelijk motorvermogen voordeliger zijn. Denk hierbij bijvoorbeeld aan de versnellingen in een auto, bij een lage versnelling is er meer kracht voorhanden, en minder snelheid.
 
Maar pas als je vrij nauwkeurig zou vaststellen bij welke rijsnelheden, welk toerental en welke graslengte de optimale resultaten (zoveel mogelijk vierkante meters gemaaid in zo kort mogelijke tijd)  worden behaald, zal je er een formule voor kunnen gaan bedenken.

Ik zie het ingewikkelde van een formule in; In elk geval erg bedankt voor de hulp!

Wat hier onderbelicht blijft is dat bij het maaien van langer gras de stengel niet alleen wat steviger is maar dat er ook veel grotere hoeveelheden stengel vaker in stukken gesneden moeten worden. Er is ook meer arbeid nodig om de massa vervolgens te verplaatsen. Nu kun je het gras tot pulp slaan of het laten bij een minder fijngeslagen, wat grovere grasmassa. Mogelijk bewerkt het lagere toerental dat.  Dat fijnslaan gebeurt meestal met de bedoeling dat de massa dan egaal in de grasmat zakt. (mulchen) Dan is er geen verplaatsingsarbeid vereist. Maar met een maaier met zij uitworp wordt er wel verplaatst en dan is een fijnere massa moeilijker (kompacter, kleveriger)  naar de uitgang te krijgen, denk ik, dan een wat meer rulle, grovere grasmassa. Dat lijkt mij een verklaring te kunnen zijn voor het, ook volgens mij op het eerste gezicht tegenintuïtieve effect van een lager toerental. Gaat het hier inderdaad om een maaier met een uitworp? Of is het toch een "mulchdek" ; in dat geval deugt mijn verklaring zeker niet.
 
Dat grasmaaien blijft een eeuwige strijd, vooral door het idee dat je het eigenlijk voor je plezier zou doen. Toch zijn de bermmaaiers tegenwoordig soms ook uitgegroeid tot enorme monsters met centrifugaal zuigpompen die alleen al tientallen kW's vergen. Dus ook professioneel heeft men nog niet de oplossing gevonden. Een cyclomaaier doet het altijd, maar ja, dan moet het je om het gras te doen zijn. De TS wil het natuurlijk alleen maar kwijt.   

een trekker met een cirkelmaaier snijd het gras af het blijft zo lang mogelijk zodat je hooi kan maken.
Maar het afvoeren van het gras is wel een punt de maaier moet veel meer afvoeren en kan daardoor verstopt raken als het te snel gaat.
 
de maaier heeft een beter koppel als hij langzamer gaat waardoor hij minder snel stilvalt of makkelijker weer gaat draaien.
net zoals je met een fiets in zijn hoogste versnelling maar heel moeilijk op gang komt en dit veel kracht kost
 
door langzamer te gaan rijden compenseer je de lagere snij en afvoersnelheid van het gras