Susam hasadı için disk bıçaklı kesme sisteminin geliştirilmesi, çalışma kriterlerinin ve enerji gereksinimlerinin belirlenmesi
Developing a disc blade cutting system for sesame harvesting and determining its operating criteria and energy requirements
Yazar: GAMZE GENÇ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK UĞURLUAY
Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Susam, tohumlarından en kaliteli yağın alındığı, önemli bir tarla bitkisidir. Susam bitkisinin hasadında, kısmı mekanizasyon uygulamaları söz konusudur ve genellikle makaslama kesme yapılan bir biçme ünitesi kullanılarak tarladan uzaklaştırılmaktadır. Makaslama kesme esaslı çalışan biçme üniteleri çok sayıda parça içermekte, sürekli ayar gerektirmekte, sıkça yağlanması gerekmekte ve titreşim sorunları bulunmaktadır. Döner bıçaklı kesme sistemlerinin kullanımı bu olumsuzlukları gidermektedir. Bu nedenle susam hasadında döner diskli bıçakların kullanım olanaklarını belirlemesi önemlidir. Çalışmada, hasat yöntemlerinden kesme-biçme esaslı çalışan disk bıçaklı bir deney düzeneği, susam bitkisine göre tasarlanıp imal edilmiştir. Deney düzeneğinde bitki saplarını kesip, bazı ölçüm ve gözlemler yaparak en uygun kesme kriterlerinden bıçak ağız tipi (30°-30°, 30°-Düz, 45°-45°, 45°-Düz) ve disk bıçak çapları (150, 180 ve 210 mm) belirlenmeye çalışılmıştır. Farklı ağız yapısına sahip disk bıçakların, kesme kaliteleri ve kesme sırasında harcanan enerji miktarları saptanmış olup, uygun kesim yapabilen ve en düşük enerji tüketimine sahip olan disk bıçak tipi belirlenmiştir. Ayrıca, farklı çaplardaki (10, 15 ve 20 mm) susam bitkisi sapları makaslama kesme yöntemiyle kesilerek kesme için harcanan enerji miktarları ölçülmüş ve disk bıçaklı sistem ile kıyaslanmıştır. Susam sapları ile bıçak malzemesi arasında oluşan sürtünme katsayısı (μ) değeri 0.47±0.02 olarak bulunmuştur. Bitki örnekleri nem değeri ise %65±2 olarak tespit edilmiştir. Tüm sap kalınlıklarında 30° kama açısına sahip disk bıçak, en düşük kesme enerjisini harcamıştır. Büyük sap kalınlıklarında ise 180 mm çapa sahip disk bıçak, en düşük kesme enerjisini vermiştir. Sap kalınlığının, tüm ağız çiftleriyle yapılan kesimde, harcanan enerji değerleri üzerine etkisi önemlidir ve iri sapların kesiminde daha fazla enerji gerekmektedir. Tüm ağız çiftlerinde, disk çapı arttıkça, sapların kesimi için harcanan enerji değerleri düşmektedir. Tüm kalınlıklardaki sapların kesiminde, 30° ve 45°'lik ağız açısına sahip bıçak çiftleri, kesme kaliteleri bakımından en uygun olanlarıdır. Farklı ağızlı disk çiftlerinde, 20 mm'lik sapın kesiminde 180 mm disk çapı, kesim kalitesi bakımından en iyi sonucu vermiştir. Sap kalınlıkları dikkate alındığında, çift olarak düzenlenmiş bıçaklar, düz ağızlı düzenlemiş olanlara göre kesme kalitesi bakımından oldukça başarılı bulunmuştur. Farklı düzenlenmiş disk çiftlerinde, disk çapı 180 ve 210 mm çaplara sahip bıçaklar en iyi kesme kalitesini vermiştir. Makaslama kesmede, sap kalınlığı farkının, birim alan başına enerji tüketimine etkisi önemlidir ve kalınlık arttıkça artmaktadır. Hem makaslama kesme hem de disk kesme sisteminde elde edilen kesme enerjisi değerleri birbirine yakın bulunmuştur. Disk bıçaklı kesme yöntemi, susam hasadında kullanılabilir.

Abstract:
Sesame is an important field plant in which the best quality oil is taken from its seeds. In the harvest of the sesame plant, there are partial mechanization applications and it is usually removed from the field by using a shearing unit with shear cutting. Shear cutting-based mowers have a large number of parts, require constant adjustment, must be lubricated frequently and have vibration problems. The use of rotating knives eliminates these negative situations. Therefore, determining the using possibilities of the disc blades is important. In the study, an experimental setup with a disc blade working on a cut-mowing basis from harvest methods was designed and fabricated according to the sesame plant. In the experimental setup, by cutting the plant stems and making some measurements and observations, the most suitable cutting criteria which are knife mouth types and disc blade diameters were tried to be determined. The cutting qualities of the disc knives with different rim structures and the amount of energy consumed during cutting were determined. It was decided which disc blade has the lowest energy consumption and suitable cutting. In addition, plant stems with different diameters (10, 15 and 20 mm) were measured using the shear cutting method and the energy expenditure for cutting was measured and compared with the disc blade system. The friction coefficient (μ) value between the sesame stems and the blade material was found to be 0.47 ± 0.02. Plant samples moisture value was determined as 65% ± 2. Disc blade with 30° wedge angle at all stem thicknesses consumed the lowest cutting energy. For large stem thicknesses, the disc blade with a diameter of 180 mm gave the lowest cutting energy. The effect of stem thickness on the energy expended in cutting with all mouth pairs is important and more energy is required for cutting large stems. In all pairs of blade, as the disc diameter increases, the energy spent for cutting the stems decreases. Knife pairs with 30° and 45° cutting edges are the most suitable in terms of cutting qualities for cutting stems of all diameters. 180 mm disc diameter gave the best result in terms of cutting quality in different-edged disc pairs in cutting the stem of 20 mm. Considering the handle thickness, the blades arranged in pairs were found to be quite successful in terms of cutting quality compared to the ones with flat blades. The blades with diameters of 180 and 210 mm with disc diameters in differently arranged disc pairs gave the best cutting quality. The effect of the difference in stem diameter on the energy consumption per unit area in shear cutting is significant and increases as the diameter increases. The cutting energy values obtained in both shear cutting and disc cutting system were found close to each other. The disc blade cutting method can be used in the sesame harvest.