Traktörler ve kendi yürür iş makinaları için çok amaçlı elektro-hidrolik direksiyon valfi tasarımı ve prototip üretimi
Design and prototyping of multi-purpose electro-hydraulic steering valve for tractors and self-propelled machines
Yazar: MURTAZA ATİK
Danışman: PROF. DR. BAHATTİN AKDEMİR ; DR. GÖKAY UYMAZ
Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Elektrohidrolik = Electrohydraulic ; Elektrohidrolik sistemler = Electrohydraulic systems ; Hidrolik direksiyon = Hydraulic steering ; Sürgülü valfler = Sliding valves

Özet:
Bu tez çalışması, traktörler ve kendi yürür iş makineleri için yüksek doğruluk ve tutarlılık sağlayan bir elektro-hidrolik direksiyon valfinin tasarımı, prototip üretimi ve performans değerlendirmesini kapsamaktadır. Tarım sektöründe artan mekanizasyon ve otomasyon ihtiyacını karşılamaya yönelik olarak yürütülen bu çalışmada, mevcut sistemler üzerine yapılan kapsamlı bir literatür taramasını takiben, teorik hesaplamalar ve mühendislik simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Valfin bileşenleri arasında oransal solenoidler, çeşitli sürgü tipleri ve farklı yaylar yer almakta olup, strok-kuvvet grafikleri karşılaştırılarak en uygun bileşenler belirlenmiştir. Yapısal analizler ANSYS Workbench ve Simcenter Amesim yazılımları kullanılarak yapılmış, ayrıca sürgü strok-debi testleri ve ODS valfinin basınç kaybı simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Valfin performansı, asfalt deneme yolu ve tarla gibi iki farklı saha koşulunda test edilmiştir. Asfalt yolda gerçekleştirilen testlerde, valfin doğruluk ve tutarlılığı değerlendirilmiş, tarla koşullarında ise otomatik dümenleme sistemi entegrasyonu ile performansı analiz edilmiştir. Elde edilen bulgular, elektro-hidrolik dümenleme valfinin yüksek doğruluk ve tutarlılık sergilediğini ortaya koymaktadır; asfalt yolundaki testlerde toplam sapma 8.68 mm, ortalama sapma 0.13 mm olarak ölçülmüş, tarla koşullarındaki testlerde ise toplam sapma 119.28 mm, ortalama sapma 2.29 mm olarak belirlenmiştir. Bu sonuçlar, valfin traktörler ve kendi yürür iş makineleri için uygun bir otomatik dümenleme çözümü sunduğunu göstermektedir. Gelecekteki çalışmalar için, valfin kontrol mekanizmasında oransal solenoid yerine step motor kullanımının sistem performansı ve enerji verimliliği açısından değerlendirilmesi önerilmektedir. Bu çalışma, tarım ve iş makineleri sektöründe otomatik dümenleme sistemlerinin geliştirilmesine önemli bir katkı sağlamaktadır.

Abstract:
This thesis focuses on the design, prototype production, and performance evaluation of a high-accuracy, consistent electro-hydraulic steering valve for tractors and self-propelled machinery. Conducted in response to the increasing demand for mechanization and automation in the agricultural sector, the study involved an extensive literature review of existing systems, followed by theoretical calculations and engineering simulations. The valve's components, including proportional solenoids, various spool types, and different springs, were selected based on stroke-force graph comparisons. Structural analyses were carried out using ANSYS Workbench and Simcenter Amesim software, complemented by stroke-flow tests and pressure loss simulations for the ODS valve. The valve's performance was tested in two different environments: an asphalt test track and a field. On the asphalt track, the valve's accuracy and consistency were evaluated, while in the field, its performance was analyzed through integration with an automatic steering system. The findings revealed that the electro-hydraulic steering valve exhibited high accuracy and consistency, with a total deviation of 8.68 mm and an average deviation of 0.13 mm on the asphalt track, and a total deviation of 119.28 mm and an average deviation of 2.29 mm in the field tests. These results indicate that the valve provides an effective automatic steering solution for tractors and self-propelled machinery. Future research is recommended to assess the use of stepper motors instead of proportional solenoids in the valve's control mechanism, to enhance system performance and energy efficiency. This study makes a significant contribution to the development of automatic steering systems in the agricultural and machinery sectors.