Dikey toprak frezesinde yapısal ve işletme parametrelerindeki değişimin tork ve çeki kuvveti üzerine etkisinin toprak kanalında belirlenmesi
Determination of the effect of changes in the structural and operation parameters on torque and draft force in the vertical rotary in the soil bin
Yazar: CİHAT GEDİK
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA GÖKALP BOYDAŞ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Amaç: Toprak işlemede kullanılan dikey toprak freze makinesi hem birinci sınıf hem de ikinci sınıf toprak işleme aleti olarak kullanılmaktadır. Temel vazifesi toprağı işlemek, toprakta bulunan yabancı otları yok etme, tohum yatağı hazırlama gibi temel işlemler için kullanılır. Bu çalışmada; dikey toprak freze bıçaklarının üç farklı devir sayısı (220, 270 ve 310 dev/dk), yatayda yapmış oldukları dört farklı (0°, 5°, 10° ve 15°) ve dikeyde beş farklı açı (0°, 10°, 20°, 30° ve 40°) verilerek tork kuvveti, çeki kuvveti, güç tüketimi ve kesme kuvvetine etkisinin toprak kanalında yürütülmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Kontrollü koşullar altında laboratuvarda yürütülen bu çalışma, dikey freze bıçaklarının oluşturduğu tork kuvvetini ölçmek için Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü laboratuvarında tork ölçüm düzeneği geliştirilmiştir. Çeki kuvvetinin belirlemek için lama tipi yük hücresinden faydalanılmıştır. Denemeler yürütülürken toprak penetrasyon direnci 0,2-0,5 MPa arasında ve toprak nem içeriği %18±1 arasında sabit tutulmuştur. Ayrıca makine ilerleme hızı 2,2 m/s ve toprak işleme derinliği 15 cm olarak belirlenmiştir.
Denemede elde edilen veriler SPSS istatistik programı varyans analizi ve Duncan çoklu karşılaştırma tabi tutulmuştur. Ayrıca elde edilen verilerle matematiksel tahmin modeli oluşturmak için Minitap istatistik programı kullanılmıştır. 
Bulgular: Tork kuvvetine etki eden işletme parametreleri sonuçlarına göre; en düşük tork kuvveti değeri 310 devirde yatayda 0° ve dikeyde 20° de 10,88 Nm ve en yüksek değer ise 220 devirde yatay 15° ve dikey 40° de 18,93 Nm olarak ölçülmüştür. Çeki kuvvetine etki eden işletme parametreleri sonuçlarına göre; en düşük çeki kuvveti değeri 310 devirde yatayda 0° ve dikeyde 0° de 46,24 N ve en yüksek değer ise 220 devirde yatay 15° ve dikey 40° de 78,38 N olarak ölçülmüştür. Güç tüketimine etki eden işletme parametreleri sonuçlarına göre; en düşük güç tüketimi değeri 220 devirde yatayda 0° ve dikeyde 20° de 0,27 kW ve en yüksek değer ise 310 devirde yatay 15° ve dikey 40° de 0,52 kW olarak ölçülmüştür. Kesme kuvvetine etki eden işletme parametreleri sonuçlarına göre; en düşük kesme kuvveti değeri 310 devirde yatayda 0° ve dikeyde 20° de 87,06 N ve en yüksek değer ise 220 devirde yatay 15° ve dikey 40° de 151,50 N olarak ölçülmüştür.
Sonuç: Çalışmada elde edilen verilere göre; devir sayısının artması tork, çeki kuvveti ve kesme kuvveti değerlerinin azalmasına güç tüketiminin artmasına sebep olmuştur.  Yatay açı değerinin artışı sırayla tork, çeki kuvveti, güç ve kesme kuvveti değerinin artmasına neden olmuştur.  Dikey 20° açısının tüm devirlerde tork, kesme kuvveti ve güç tüketimi için en uygun açı olduğu belirlenmiştir. Çeki kuvveti için ise dikey 10° açısının tüm devirlerde en uygun açı olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Purpose: The vertical rotary tiller machine used in tillage is used as both a first class and a second class tillage tool. It is used for basic operations such as cultivating and destroying the weeds in the soil, and preparing the seed bed. In this study; three different speeds of vertical rotary tiller cutters (220, 270 and 310 rpm), four different horizontal (0°, 5°, 10° and 15°) and five different angles vertically (0°, 10°, 20°, 30° and 40°) are aimed to carry out the effect of torque force, draft force, power consumption and shear force in the soil bin.
Method: This study was carried out in the laboratory under controlled conditions. A torque measurement device was developed in the laboratory of the Agricultural Machinery and Technologies Engineering Department to measure the torque force generated by the vertical milling cutters. Lama type load cell was used to determine draft force. During the experiments, soil penetration resistance was kept constant between 0.2-0.5MPa and the soil moisture content between %18±1. In addition, machine advance speed was determined as 2,2 m/s and tillage depth was determined as 15 cm.
The data obtained in the experiment were subjected to SPSS statistical program variance analysis and Duncan multiple comparison. In addition, Minitap statistical program was used to create a mathematical prediction model with the obtained data.
Findings: According to the results of operating parameters affecting the torque force; The lowest torque force value was measured as 0° horizontally at 310 rpm and 10.88 Nm at 20° vertically, and the highest value was measured as 18.93 Nm at 220 rpm horizontally 15° and vertical 40°. According to the results of the operating parameters affecting the draft force; The lowest draft force value was measured as 0° horizontally at 310 rpm and 46.24 N at 0° vertically, and the highest value was measured as 15° horizontally at 220 rpm and 78.38 N at vertical 40°. According to the results of the operating parameters affecting the power consumption; The lowest power consumption value was measured as 0° horizontally at 220 rpm and 0.27 kW at 20° vertically, and the highest value was measured as 15° horizontally at 310 rpm and 0.52 kW at 40° vertical. According to the results of the operating parameters affecting the cutting force; The lowest cutting force value was measured as 0° horizontally at 310 rpm and 87.06 N at 20° vertically, and the highest value was measured as 15° horizontally at 220 rpm and 151.50 N at vertically 40°.
Result: According to the data obtained in the study; The increase in the number of rotor speed caused the torque, draft force and cutting force values to decrease and the power consumption to increase. The increase in the horizontal angle value caused an increase in the torque, draft force, power and cutting force values, respectively. The vertical 20° angle was determined to be the most suitable angle for torque, cutting force and power consumption in every rotor speed. For the draft force, the vertical 10° angle was determined to be the most appropriate angle in every rotor speed.