Exklusive Probefahrt mit der Massey Ferguson MF 2234 Ballenpresse

Die Mechanisierung der Landwirtschaft ist zunehmend erforderlich, wenn es um die Einhaltung von Umweltstandards und -verfahren in der landwirtschaftlichen Produktion geht. Landwirtschaftliche Motoren verfügen über Systeme zur Schadstoffreduzierung, landwirtschaftliche Fahrzeuge verwenden zunehmend Reifen mit hoher Tragfähigkeit, um die Bodenverdichtung zu reduzieren, und Feldspritzen können Überlappungen erkennen, die Düsendurchflussrate regeln, Produkte wiederverwenden und Abfall minimieren. Kurz gesagt: Die gesamte Kette landwirtschaftlicher Maschinen wird derzeit genutzt, um Technologien zur Minderung von Umweltproblemen zu entwickeln.

Bei diesem Test wird die rechteckige Ballenpresse Massey Ferguson MF 2234 zum Sammeln von Stroh verwendet, das durch Verbrennung in Kesseln in Alkohol- und Zuckerproduktionsanlagen zur Energieerzeugung genutzt wird.

Um die Maschine kennenzulernen und zu testen, fuhren wir in ein Zuckerrohranbaugebiet in Usina da Pedra, am Rande der Via Anhanguera, SP-330, zwischen den Städten Cravinhos und Ribeirão Preto, um zu beurteilen, wie sie mit diesem Rohstoff bei der Herstellung großer rechteckiger Ballen funktioniert.

Diese Maschinen werden in den USA in einem Hesston-Werk in Kansas hergestellt. Hesston, eine Marke von AGCO, produziert Ballenpressen von Massey Ferguson. Als traditioneller Hersteller dieser Produkte in den USA verfügt das Unternehmen über jahrzehntelange Erfahrung im Bau von Heu- und Futtererntemaschinen und brachte den MF 2234 nach Brasilien. Dort bietet es Ballenpressenlösungen für alle Modelle an.

Derzeit bietet Massey Ferguson auf dem brasilianischen Markt neben dem von uns getesteten Modell den MF 1840 an, der kleine rechteckige Ballen mit den Maßen 356 mm Höhe und 457 mm Breite presst, sowie die Modelle MF RB F und MF RB V, die Rundballen produzieren. Der erste hat eine feste Kammer, der zweite eine variable Kammer. Diese beiden Modelle sind für große Materialmengen ausgelegt. Der MF 2234 wurde 2025 auf der Agrishow in Ribeirão Preto, São Paulo, in Brasilien vorgestellt und befindet sich derzeit in voller kommerzieller Produktion. Aus der 2200er-Serie verkauft Massey Ferguson neben dem von uns getesteten Modell den MF 2233, MF 2234 XD und MF 2244.

Unsere ersten Erfahrungen mit Ballenpressen für das Magazin Cultivar Máquinas sammelten wir im November 2012, als wir vier Hesston-Modelle bei Estância JE im Unterbezirk Santa Eudóxia von São Carlos im Bundesstaat São Paulo testeten. Dort testeten wir die SB 34 für kleine Ballen, die LB 34B für große rechteckige Ballen und die RB 452 für Rund- oder Rollballen. Diese neue Produktlinie, die derzeit in Brasilien verkauft wird, ähnelt der damals produzierten, weist jedoch einige Verbesserungen auf, die sowohl optisch als auch hinsichtlich der Ballenproduktionstechnologie eine Weiterentwicklung des Produkts erkennen lassen.

Usina da Pedra gehört zur Grupo Pedra Agroindustrial S/A und produziert seit den 1930er Jahren Zuckerrohr für Ethanol, Zucker und Energie. Das Unternehmen verfügt derzeit über vier Anlagen in Serrana, Buritizal und Nova Independência im Bundesstaat São Paulo sowie in Paranaíba im Bundesstaat Mato Grosso do Sul. Wie bei den meisten Unternehmen der Branche zeigt sich die soziale und ökologische Verantwortung des Unternehmens in seinen Produktionsprozessen. Die Sorge um Brände und das Engagement für die Erzeugung sauberer Energie aus Abfall passen perfekt in die Vereinbarung mit Sítio Muro de Pedras in Serrana, São Paulo. Eigentümer ist der Ingenieur Antonio Fernando Tittoto, der Zuckerrohrstroh erntet und Ballen für die spätere Energieerzeugung produziert.

Sítio Muro de Pedras ist langjähriger Kunde von Massey Ferguson und verfügt über mehrere Ballenpressen und andere Geräte zum Schwaden, Sammeln und Transportieren von Ballen. Auf der von uns bearbeiteten Fläche wuchs Zuckerrohr nach, das vor 20 Tagen abgeerntet wurde, aber für den anschließenden Sojaanbau auf dem Feld gerodet wird.

Obwohl Maschinen zum Pressen von Pflanzenmaterial am häufigsten für leichtere Materialien wie Luzerne, Weiden und Rückstände einjähriger Ernten verwendet werden, haben alle vom MF-Entwicklungsteam durchgeführten Tests, wie beispielsweise die Arbeiten des Teams von Sítio Muro das Pedras, gezeigt, dass die Maschine auch in der Lage ist, dieses schwerere und widerstandsfähigere Material wie Zuckerrohrrückstände zu verarbeiten.

In dieser intensiven Produktionsumgebung testeten wir die Ballenpresse Massey Ferguson MF 2234 an einem sonnigen Tag und führten umfangreiche Feldarbeiten durch. Unterstützt wurden wir bei diesem Feldtest von Ingenieur Marcelo Pupin, dem Marketingkoordinator für das südamerikanische Produktprodukt Heu und Futtermittel von Massey Ferguson und langjähriger Erfahrung mit dieser Art von Geräten. Es waren Momente intensiver Informationsgewinnung und intensiver Arbeit.

Die Maschine im Feld

Die Maschine wurde an einen Massey Ferguson 8S 265 Traktor mit einer maximalen Leistung von 265 PS und einem Sechszylinder-AGCO-Power-Motor mit 7,4 Litern Hubraum gekoppelt. Andere Traktoren, insbesondere solche mit Lastschaltgetriebe, können mit diesem mechanisierten System verwendet werden, sofern sie mindestens 170 bis 180 PS maximale Motorleistung entwickeln.

Die Hauptanhängung der Maschine erfolgt über die Deichsel, die mechanisch über die Zapfwelle mit 1.000 U/min und 21-Keilwellen sowie über fünf Fernbedienungsanschlüsse (RCVs) hydraulisch betätigt wird. An der Anhängung sind eine Sicherheitskette und eine Aufhängungs- und Einstellvorrichtung (Wagenheber) zur Unterstützung der Anhängung angebracht, die nach Gebrauch durch eine Feder eingefahren wird. Diese Vorrichtung passt den Anhängepunkt an die Höhe der Deichsel des Traktors an, die je nach Größe und Bereifung variiert.

Da der Reihenabstand beim Zuckerrohr 1,80 m beträgt, müssen die Radspuren von Traktor und Maschine auf dieses Maß eingestellt werden. Eine Maschine, ein Rechen, sammelt das Stroh und bildet zwischen den Reihen einen 80 cm breiten und etwa 30 bis 35 cm hohen Schwad. Alle vier Reihen – oder fünf Reihen, wie es von Fachleuten üblicherweise genannt wird – wird dann ein Schwad gebildet. Für optimale Pressbedingungen muss das Stroh im Schwad trocken sein. Die Spurweite der Presse beträgt 2,25 m, gemessen an den Stützreifen des Sammlers (4.80/4.00 8 NHS) und an den Stützreifen der Maschine (Hochleistungsreifen 700/50-22.5). Diese Maschine war mit einer Einzelachse ausgestattet, das Modell sollte jedoch mit einem Tandemrad ausgestattet werden, dessen Reifengröße mit 500/50x17 spezifiziert war. Die Spurweite des Traktors betrug wiederum 1,92 m, gemessen am Hinterrad.

Systembetrieb

Die Funktionsweise dieser Maschine ist recht komplex, da sie aus einer Reihe mechanischer Systeme besteht, die absolut synchron arbeiten müssen. Das erste System ist das Sammel- und Hebesystem, das das Stroh vom Boden aufhebt und in die Maschine einführt. Ein weiteres System trennt und formt eine Scheibe, und in der Kammer verdichtet und verfestigt ein drittes System den Ballen, um ihm je nach Arbeitsziel Konsistenz und Dichte zu verleihen. Diese Basissysteme werden durch weitere Systeme ergänzt, wie beispielsweise den komplexen Ballenbindemechanismus und das Ballenauswurfsystem.  

Für die einwandfreie Funktion einer Ballenpresse sind das Schneiden und die Aufbereitung des Materials entscheidend. Faktoren wie Materialart, Schneidmethode, Schwadkonditionierung und Feuchtigkeitsgehalt des Materials beeinflussen den ordnungsgemäßen Betrieb der Maschine direkt.

Das in dieser Maschine verwendete System ermöglicht das Pressen von Ballen ohne vorheriges Schwaden, sodass auf der Oberfläche verteiltes Material bis zu einer Arbeitsbreite von etwa 2 m gesammelt werden kann. Es ist jedoch bekannt, dass das Schwaden und Sammeln eines Schwads im mittleren Teil des Sammlers die Qualität und Quantität der Arbeit erheblich verbessert.

Die Maschine bezieht die mechanische Kraft vom Traktor über eine erste Kardanwelle, die mit der Zapfwelle verbunden ist, und überträgt sie auf eine zweite Kardanwelle mit Rutschkupplung und Schwungrad mit hoher Trägheit, die die Bewegungskontinuität gewährleistet und ein Blockieren der Maschine verhindert. Durch das Getriebe wird die Drehbewegung in verschiedene Hin- und Herbewegungen umgewandelt, die für die Ballenbildung und -verdichtung erforderlich sind. So gelangt die Bewegung in die Zapfwellen des Traktors, passiert Kupplung und Schwungrad und aktiviert über einen Sicherheitsstift das eingebaute Doppeluntersetzungsgetriebe, das den Kolben direkt antreibt.

Das Material gelangt durch die Pickup in die Maschine, eine Kombination aus zwei Zylindern, von denen der untere mit Fingern ausgestattet ist. Das Stroh gelangt zwischen die beiden Zylinder und wird von den Gabeln des unteren Zylinders angehoben. Diese müssen so eingestellt werden, dass sie nur das Stroh und nicht den Boden berühren. Die Pickup ist schwebend, ihre Arbeitshöhe wird durch Stützräder gesteuert.

Das ankommende Stroh wird in der Mitte von zwei seitlich angebrachten Schnecken gesammelt. Von dort aus wird das in der Mitte konzentrierte Material von einer Kurbelwelle bewegt, die das Material durch Gabeln bewegt, wodurch die Scheibe geformt und in die Kompressionsvorkammer eingeführt wird.

Die vorformatierte Scheibe gelangt horizontal in die Vorkammer, sammelt sich allmählich an und wird vertikal platziert, bevor sie in die Presskammer gelangt. Dort beginnt die Scheibenverdichtung mit dem Kolben, der den Ballen verdichtet. Die Ladearme werden automatisch über die Monitoreinstellungen gesteuert. Der Kolben, der das Material entsprechend der vorprogrammierten Last verdichtet, führt einen Scheibenverdichtungszyklus durch, bis das Einführen einer neuen Scheibe beginnt, die einen weiteren Ballen bildet.

Sobald der Ballen geformt und mit Garn gebunden ist, verriegeln Zähne am Boden der Kammer den Ballen und bewegen ihn, was als Ballenabnahmemechanismus fungiert. Die Ballen werden einzeln geschoben und laufen über ein Förderband mit einstellbarer Neigung, um die Wucht des Falls zu verringern. Aufgrund der Dichte, mit der der Ballen die Maschine verlässt, und der perfekten Funktion der Seile, die ihn binden, sind beim Verlassen jedoch keine Schäden erkennbar.

Am Ende des Prozesses sammelt eine andere Maschine die Ballen ein und lädt sie in einem Anhänger auf, der bis zu zehn Ballen fasst.

Türklopfer

Nach dem Verdichten wird der Ballen mit Garn durch sechs Nadeln und Knoter geführt, sodass sechs Garne über die gesamte Länge des Ballens verlaufen. Tatsächlich werden zwölf Garne verwendet, sechs von unten und sechs von oben, wobei die unteren Fäden den Boden und zwei Längsseiten bedecken. Die Knoten werden oben, am Anfang und am Ende des Ballens mit einem Doppelknotensystem geknüpft.

Das komplexe System aus Garnrollen, Nadeln und Knotern arbeitet mit einem hydraulisch angetriebenen Turbinenlüfter zusammen, der die Reinigung des gesamten Knüpfsystems unterstützt. Die Polypropylengarne verfügen über ein selbstschmierendes Ölsystem, das für einen einwandfreien Betrieb unerlässlich ist.

Der Zugang zum Bindebereich und zur Oberseite der Maschine erfolgt über eine hintere Leiter. Der Bereich ist durch eine Stützrohrkonstruktion geschützt und entspricht den Sicherheitsstandards.

Betrieb

Während des Testtages überwachten wir die Ballenbildung und passten den Maschinenbetrieb an die Fahrgeschwindigkeiten 4,8 km/h, 5,5 km/h und 6,6 km/h an. Wir stellten sicher, dass bei allen Geschwindigkeiten Ballen geformt werden konnten, die den Erwartungen des Kunden entsprachen, die eine hohe Verdichtung erforderten. Die Arbeitsgeschwindigkeit hängt immer von der Schwadgröße und der Materialverfügbarkeit ab.

Mit der von uns verwendeten Konfiguration, einer Traktormotordrehzahl von 1.950 U/min und einer Verdichtungskraft (Hub) von 180 kN konnten wir einen Ballen mit 33 Schnitten und 47 Verdichtungshüben pro Minute formen. Es ist bekannt, dass die Arbeitsproduktivität (in Bezug auf das Gewicht pro Zeit) umso höher ist, je weniger Schnitte ein Ballen enthält.

Im Betrieb entnahmen wir alle 45 m einen Ballen, bei einem Reihenabstand von 7 m. Bei einer Fahrgeschwindigkeit von 5,5 km/h ergab dies etwa zwei Ballen pro Minute bzw. 122 Ballen pro Stunde, was unsere ursprünglichen Erwartungen übertraf. Obwohl die Ballenlänge bis zu 2,75 m betragen kann, ergaben unsere Messungen, dass jeder Ballen 1,20 m x 0,90 m x 2 m misst, ein Volumen von 2,16 m³ hat und etwa 600 kg pro Ballen wog.

Bezüglich der Produktionskapazität kann bei einer Breite von 7 m und einer Fahrgeschwindigkeit von 5,5 km/h davon ausgegangen werden, dass unter diesen Bedingungen eine Gesamtleistung von 264 m³/h erreicht wird. Bei einem Durchschnittsgewicht von 600 kg pro Ballen kann man daraus schließen, dass die Maschine unter den Testbedingungen rund 73 Tonnen pro Stunde pressen kann.

Kabinenanpassungen

Das elektronische Arbeitsmanagement- und Steuerungssystem der Ballenpresse kann auf zwei Arten genutzt werden. Ist das Funktionsüberwachungssystem des Traktors mit dem der Maschine kompatibel, kann dank des CAN-Bus-Kommunikationsprotokolls auf den Maschinenmonitor verzichtet werden. Ist der Traktor jedoch nicht kompatibel, dient der GTA-Monitor als Ausgabe und alle Funktionen werden über die Isobus-Kommunikation gesteuert.

Für die vollständige Kommunikation zwischen Traktor und Presse dient der Monitor über der seitlichen Konsole des Traktors, die rechts neben dem Sitz angebracht ist und alle Funktionen anzeigt. Während des Pressvorgangs kann die Anzahl der Scheiben, aus denen der Ballen besteht, in zunehmendem Verhältnis angezeigt werden, z. B. 15/37, also 15 von insgesamt 37 Scheiben, die den Ballen bilden, sowie die für die Ballenkompression erforderliche Kraft von 180 kN. Die Eingangsdrehzahl von 1.000 U/min und der Gesamtdruck von 1.400 psi werden ebenfalls aufgezeichnet. Alle diese Parameter können von der Kabine aus gesteuert und die Ballenkompression beeinflusst werden.

Die Maschine verfügt über mehrere Sensoren, die wichtige Warnmeldungen liefern. Der erste ist der Sensor der Ballenpressenkupplung, der zweite ist ein Sensor an der Fangkorbkupplung und der dritte erkennt Schlupf des Förderers. Der Sensor der Ballenpressenkupplung und der Fangkorbsensor arbeiten koordiniert. Schlupf des Förderers weist auf eine Überlastung hin und signalisiert damit eine zu hohe Fahrgeschwindigkeit. Ein weiterer Ballenzählsensor warnt Sie mit der letzten Bewegung der Bindenadeln vor dem Ende eines Ballens.

Energiegewinnung aus Zuckerrohrstroh

Wie im Text erwähnt, müssen landwirtschaftliche Maschinen zunehmend an nachhaltigen Prozessen beteiligt sein und alternative Lösungen für den Naturschutz und das Wohlbefinden der Arbeiter schaffen. Die Erzeugung sauberer, erneuerbarer Energie aus Pflanzenresten ist eine Alternative zum Zuckerrohranbau.

Dieses Verfahren gilt als nachhaltige Produktionsmethode, bei der landwirtschaftliche Rückstände, vor allem aufgrund der Brandgefahr, wiederverwendet werden und bei der Erneuerung des Zuckerrohrfeldes vollständig zur Verfügung stehen. Dabei wird eine bedeutende, bisher ungenutzte Biomasse mit hohem Energiepotenzial genutzt.

Der Prozess der Energiegewinnung aus Pflanzenresten in Ballen kann zur Verbrennung in Kesseln genutzt werden. Dabei entsteht Dampf, der Turbinen antreibt, die wiederum Strom erzeugen. Dies ist der einfachste Prozess. Eine weitere Alternative ist die Produktion von Synthesegas, die jedoch etwas komplexer ist.

Damit der Prozess funktioniert, muss das Rohmaterial den Kessel erreichen. Als Sammelmethoden werden nach wie vor Schüttguttransporte eingesetzt. Die effizienteste Methode ist jedoch die Anlieferung in Ballen, da sich der Transport und die Handhabung durch das System leicht organisieren lassen. Sobald das Material in der Anlage ankommt, wird es zerkleinert und verbrannt, wodurch die Energieerzeugung ermöglicht wird.

José Fernando Schlosser,
Agrotechnologielabor/UFSM