Yarı yaylı kültivatörlerde sarmal emniyet yaylarının tarla koşullarında çeki ve güç gereksinimlerine bağlı olarak belirlenen parametreleri

Ulud. Üniv. Zir. Fak. Derg., (2001) 15:51-64

Yarı Yaylı

Kültivatörlerde Sarmal Emniyet

Yaylarının

Tarla

Koşullarında

Çeki ve

Güç Gereksinimlerine

Bağlı

Olarak

Belirlenen Parametrele

ri

Rasim OKUR

soy

•

ÖZET

Yarı

yay/i

kültivatörler, ülkemizd

e y

ay

g

m

olarak. pullukla

yapi

l

an

toprak

işlemenin

ardmdan tarlaya

sokulan

bir

t

op

r

ak işl

eme

aletidir.

Yan

yay

/i kül

t

ivatörlerde bir

emniye

t

düzeni

olarak

çalişan

h

e

/is

e/

yaylamı,

bo-yutlar

ma

ve

ma

lze

me

öze

llikl

e

rin

e

bağlı

olarak belir

l

ene

n

parametrelerinin

doğru

bir

şekilde

sapt

anabil

m

es

i

. bu

çahşmanm

t

em

e

lini

o

lu

s

tu

r

maktadw

Yan

yaylı

t

ar

l

a kült

i

vatörlerde ku

ll

a

ml

an

he/

i

se

/

emn

i

yet

yay

/01·md

a,

külli-va

törün

t

a

rl

a k

oşullarmda çalişması sirasında karşila.~t1ğı

t

o

prak dir

e

n

ci

ve

bu

direnci

ye

nm

e

k

için

ge

r

e

kli

ç

e

ki

gücünün

büyüklüğüne bağlı o

larak

, yay

teli çap1,

yay

sa

run

çap1

,

yay ger

ilmesi,

yay

genleşmesi.

yay

ind

e

k

si,

uygun

yay tasarımlan

i

ç

in

aktif

halka say

1sı

v

e

yay

halkalarında oluşan

e

mni

ye

t/i

ge

ri/me

smırlarınm

belirlenmesi

.

bu param

et

r

e

lerin

başmda

ge

lm

e

kt

edir.

Yapilan

çalışmalar

son

u

c

unda.

yay

par

a

m

e

tr

e

l

e

rin

e

ilişkin

say

1

sa

l

büyiik-liiklerin

,

kü

lti

va

tö

rl

e

rin

geo

m

e

trik

boyut/anna

,

iş derinliğine, iş genişliğine.

maki

nan m

i

ç

ind

e

çalışt1ğı

toprak

c

in

s

in

e,

toprağm

yapisma

ve fizikse

l

du

-rumun

a

,

m

aki

namn

ayak ya

p1

s

ma

ve

toprakt

a

ki

çalışma

h1=m

a

bağli

o

l

a

r

ak

model/enebi/eceği gösterilmiştir.

Allalıtar

Sözcükler:

H

elisel

yay

lar

,

Kültivat

ö

r

,

Toprak işle

me.

ABSTRACT

D

c

t

crmi

nati

o

n

of

Helical Safety Springs

Pa ramet

e

r

s

on

Se

mi

Elasti

c

C

ultivators Body

Depending upon Draft Force

and Power

Requirements

in

Field Condition

Se

mi e/as

ti

c

body type cul

ti

vato

r

s

are

c

omman

soiltillage

deı:ices

rn

o

ur

c

oımtn

'

that

a

r

e

widely

used afier th

e

moldb

oard

plou

g

h

for

soiltilla

g,

purposes.

·

De

t

e

rminati

o

n

of

th

e

helica~

saf~ty sp~ings

parometer

s on

semı

e

lastic

c

ultivators. dependi

n

g

upon

sprıng

dım

e

n

s

ıon and

th

e

mat

eria/

char.

acteristics beco

m

es

th

e

m

ai

n

base of

this r

esearch.

Th

e sp

rin

g

diameı,r

spri

n

g

wire diame

t

er,

~pring

constant

,

th

e

shear

stress ofwire

and il

ssajen

hmmdaries as well

as

th

e

total numb

e

r

of spr

in

g

coils

dep

e

ndin

g

on dra

ft

and powe

r

r

e

quirements of

the

cu

ltiv

a

tor

s

a

r

e

imp

or

tant

d

es

ign

param

e/m

ofhe

li

cal

s

prings

.

As th

e

r

es

ult of

th

is study

,

it

was det

e

rmin

edfor

modelin~

th

a

t

the

num

e

ri

ca

l valu

es

of spr

in

g parometer

s

are r

e

lat

ed

t

o

t

he

culti

vator

and so

il

parame

/

e

r

s

s

u

c

h as machin

e

dim

e

nsi

o

n. t

ype

of

ma

chine

lin

e.

ef.

.fe

ctiv

e ma

c

hin

e

wid

th

,

so

il depth

,

soil type and

th

e

soil physi

ca

l

condiri

on.

Ke

y

Words

:

B

e

lical springs

, C

ultivat

o

r

s,

Soiltillage

GİRİŞ

Ü

lkemi

zde,

bölgele

rin

iklim

koşullarına

gö

r

e

yapılan t

oprak

işleme·

d

e,

çoğu

k

ez

pullukla

anız

b

oz

m

a

işleminden

so

nra ikilem

e

ya

da

üçl

eme

i

çin

t

a

rl

aya

so

kulan

a

l

et

lerin

başında,

bir

çok

b

ö

l

ge

mi

zde de

kazayağı olara~ tanımlanan

kü

lti

va

törl

e

r

g

elmektedir

.

Teknik

an

l

amda

kül

tivat

örler.

sahip

oldukları

uç

demir

lerinin

öze

lliklerin

e

bağlı

o

larak

sınıflandırılsa

da

,

yaygın

o

l

a

rak

,

kü

l

t

i

va

t

ör göv

d

e

yapısının

kons

tri.iktif

özelliği

il

e

m

akin

e

ayaklarının

toprağa yapmış olduğu

etk

i

göz önünde

bulundurular

ak çeşitli

sınıtlara a

)·

rılabi

l

ecek şe

kilde tanımlanmaktadır

(Dilmaç

,

1984;

K

esk

in

v

e

ark.,

1984

).

.

Birçok kayna

kt

a,

eski

sınıflamaya

gö

re ikin

c

i s

ınıf

t

op

ra

k

işleme

a

·

letı

o

l

a

rak

tanımlanan,

ki.iltiv

atörle

rin t

e

mel

görevi

,

bilindiği

gibi.

toprağı

kabartmak,

y

ıı1mak

parçalamak,

ha

va

landırın

a

k

ve

ya

bancı

o

tları

n kök

lerinı

kese

r

ek

b

ir

çeş

it

fi

z

ik

se

l

yabancı

o

t

kontrolü

ya

pm

a

k

,

t

arla

yüzeyine

dağ

ı

·

tı

·

l·ın~

.ş

m~neral

g

übrelerin t

o

prakl

a

i

y

i

karışmas

ını

sağ

l

amak

gibi

çok

çe

şitli

ku

l

t

urelı

ş

l

e

ınl

e

ri

yapma

ktır

(

K

esk

in

ve ark.,

1984

;

Gökçebay, 18

96: Kep

~er

ve

ark.

,

19

78)

.

Baz

ı

durumlarda i

se

bu

aletler

,

ş

eke

r

p

a

n

carı

ve

pat

ates

gı

bı

çapalama

i

ş

l

em

i

gere

ktiren

yumru

bitkil

e

rin

tarımında

,

toprağı

,

pullu

k k

ul·

lanmadan ve

dir

ek o

l

ara

k ekim i

şi

ne ha

z

ırlamakta

kullanılına~1adır

(Dilmaç.

l

984;

Gökçe

b

ay,

1986).

Kü

l

tivatörler

,

toprak

işleme

a

le

t

l

e

rin

den

ol

an

~u­

genelde,

t

o

prak

yüzeyine

yakın

b

ö

l

gelerde

çalışırlar.

Bu

öze

llikleri

nede-niyle

k

ülti

vatö

rler

,

ülkemi

z

d

e, zaman za

m

an

anız

b

ozma

işinde de kullanıl­ maktadır. Yapılan çalışmalar,

kültivatör

u

ç

demirlerinin

top

r

akta

oluşturdu­ ğu

e

tkilerden

en ö

nemli

s

i

olan ve

topr

a

k

y

ü

zey

inden m

aksi

mum

15

c

m

de-rinliğe doğru gevşek

bir

to

prak

yapısı bırakınası nedeniy

le

,

bir çok

duru

m-l

arda

anız

bozmada

anız pulluğu

yeri

ne

başarı

ile

kullanılabilindiğini

gös-termiştir (Di

lma

ç,

198

4).

Şekil

1.

'

de

tra

kt

ö

r

üç

nokt

a

askı

s

i

s

t

e

min

e

bağla­

nabilen

asılır

tip,

yarı yaylı

gövdeye ve

kanatlı

uç

demirine

sahip

bir

külti-va

t

ö

rün

ya

n

görünüşü

ile

ana

elemanları verilmiştir.

Şekil

i

.

Üç

Nokta Askı Düzeni

Yarr yayh

asılir

tip bir kültivat

öri

in

ana e

l

e

m

a

n/

an.

Kültivatörlerde, en önemli

o

r

gan,

toprakla t

e

m

as

h

a

lind

e

bulunan

toprak

işleyici organdır. İşleyici

organlar,

çoğu

ke

z

işleyici

ayak,

ya

d

a

u

ç

de

miri

olarak

tanımlanmaktadır.

Kültiv

atör

uç demirl

eri

nin

,

t

oprak

t

a

,

kes

m

e

yırtma,

parçalama ve kabartma gibi

birçok

fizik

se

l

işlemin tamamını

ya

da

bir

kısmını

k

olayca yapabi

lm

es

i için

değişik konstrüktifyapıda

o

l

aca

k

şekil­

de

tasarlandığı

bilinen bir

gerçektir.

Bu

u

ç

demi

rl

eri

i

çe

r

isin

de

,

kenarları

keskinleştirilıniş kanatlı

ve kaz

ayağı

biçiminde

o

l

an

l

arla,

i

ki

taraflı

düz dar

uçlu, ve

ağır

topraklarda

kullanılan

kültivat

ö

rler

i

çin ok

bi

çi

mind

e o

l

an

u

ç

demirleri

yaygın

o

larak

üretilmektedir (Kepner ve

ark.

,

1978

).

Dar u

ç

de-mirlerinin

her iki ucu da

toprağı işieyebilecek şekilde keskinleştirilerek

ya

-pılmaktadır.

Çift

taratlı yapılan

ve

kesme

genişliği

en

fa

z

l

a

5

.5

cm

o

lan bu

uç

demirlerinin

bir

u

cu

aşındığında, diğer

ucu

kullanılmak

üzere

değiştirile-k

.

.

.

·· iki

katına çıkarılmaktadır. Kanatlı

u

ç

demirl

er

i

,

ülkemi

zde

rek ma

ıne omru

,

..

b

..

b.

·nde

kazayağı o

lar

a

k

adland

ırılmakta

ve

kuru

tarım

bolgele

-yaygın ıı ıçıı

.

1

·

.

d

Id

k

a

sık kullanılan

bir toprak

ışleme a etı

olarak

karşımıza çık

-rın

e 0 u

ç

·

d

·

ı

·ğ·

ı::

1

25

'

k

ınaktadır.

Bu

aletler

le

çalışmada

en

ış erın ı ı

en

ıaz

a

cm ye

adarçı

-k

_a

b

·

_ı ı

_me

ktedir. Ne var

ki

,

yarı yaylı

gövde

yapısına

_ki

_.

_·ı

ve

_.

kanatlı

_.

_.

_{. d}

uç

demirine

_.

ı

·

k··ıtivatörlerde,

etkili

çalışmanın

gerçe

eştırı mesı ıçın, ış erınliğinin

sa

1ıp

U .. .

d"

(0"

1

98

..

en faz

la

ı

s

cm

civarında olması onerılmekte ır ı

ma

ç,

1

4

;

Gokçeba

y.

1986).

Külti

va

t

ö

rler

,

her

ne kadar tarla

koşullarında kullandıkları

enerj

i

kaynakların

göre

,

in

sa

n

gücü

ile

çalışanlar,

ha

yva

nla

çek

il

e

nl

er ve trakt

ö

r

ile

çeki

l

enler olmak

üzere üç

ana s

ınıf altında

t

o

plan

s

a da

,

ülke

mi

zde, traktörün

üç nokta

bağlantı

düzenin

e

asılarak çalışan

kültivat

ör

l

erin,

ikinci

sınıftoprak işleme

a

l

eti olarak

kullanımları

o

ldukça

yaygındır

(

Ke

s

kin

ve ark.

,

1984

).

Bu tip kü

l

tiv

atö

rlerin

bazılarında

toprak

işleme sırasında aşınmaya

maruz

kalan

işleyici

ayak

lar

değiştirilebilir şekilde

üretilmektedir

.

Kültivatörlerin

gövde

yapıları, yaylı, yarı yaylı

ve

sabit gövdeler

o-l

acak

ş

ekilde

ta

sarlanmaktadır.

Ülkemizde, çiftçimiz

tarafından

as

ılır

tip.

yarı yaylı

ve

kanatlı

uç demirine

sah

ip kültivatörler

fazlaca

t

ercih

edilmek-tedir.

Bu

makinalarda

genel olarak gövdelerin

yü~ekliği,

hafif

külti\at

ör

-l

e

rdc

45-50

cm,

ağır kültivat

ö

rlerde ise,

60-90

c

m

arasında değişmektedir.

Yarı yaylı

ayaklar.

yaylı

ayak

l

ara göre,

doğal

olarak,

t

o

prakta

daha

az

titre

-şim yaptıklarından ağır

t

o

prak

koşullarında toprağı yırtma işlemini

daha

i)

i

yapabilmektedir.

Yarı yaylı

kültivatör

ayakları

a

ltta

ayakların bağlandığı

bir

gövdeden,

üstte i

se

h

e

li

se

l

ya

da

sa

rmal

yayların çeşitli şekillerde çatıya

bağlandığı kısımlardan oluşmaktadır. Yarı yaylı

aya

kl

arda,

çalışma sırasında

uç

dem irinin

,

a

l

et

in

o

l

a

s

ı

bir

z

ararda bulun

abi

l

ece

k

bir

e

n

gele ta

kılması sıra

­

s

ınd

a

ayak, geriye

doğru

esnemektc ve engelden

kurtu

larak aletin ke

sint

isiz

ça

lışması

nı

sağl

a

maktadır

.

Bu

işlem

,

ayak

il

ze

rinde

yer

alan

sarmal emni

y

et

yay

l

a

rı

tarafından

yap

ılm

aktadır.

O

halde

.

ya

rı

yay

lı

külti

va

t

örlerde

kullanı·

lan

s

armal

yay

l

ar,

ki.ilti

v

at

ö

r

ayakları için

bir

emniyet

o

r

ga

nıdır

.

Çoğu

yarı

yaylı

kültivatörler için

bir ayak

üzerinde

s

imetrik

ola

rak

yerleştirilmi

ş

iki

adet

sa

rınal

y

ay

bulunmaktadır.

D

o

layısı

ile,

çalışma s

ıras

ında ayağ

a

gelen

engellerin

ya

rattı

ğı

ve

emniyet

yay

ını

eksenel

o

larak

açmaya

zorla)an

di

-renç

,

yay ç

iftin

e

eşit

olarak

da

o

ıldı

ğ

ından

ya analizlerinde bu

durum

göz

ö

nünd

e

bulundurulmalıdır

.

0

.. .

Bu

çal

ı

ş

mada

,

yarı

yay

lı

gövde

li

ve

kanatlı

uç demirine

sahip

olan

kultıvatörleriıı

_,

ç

_{eşı ı}

·

tı

·

t

_o

_pra

k k

_{'oşullarında çalışılması sırasında ışle)ıcı}

·

· ·

_orga·

na

?e

l

en

t

o

prak dirençl

e

rinin

bü

y

ilklü

ğ

üne

bağlı

olara

k

belirlenen

çeki

ku•-v~tı

ve çeki

gücünün,

heli

se

l

emniyet

yay

larında

oluş

tura

bi

l

eceği

eksenel

yuk,

esneme

ve

buna

baği

ı

o

l

arak

i

s

e

ge

ritm

e

değerlerine

ilişkin

param

etre·

l

er

sa

ptanmı

ş

ya

ı

·

d

··

ö

nünde

bulundurularak

çeşitli

kültivatö

rl

e

r

için

uygun

o

labi

lecek

sar

mal

e

mniyet

yayları önerilmiştir.

MATERYAL

ve

YÖNTEM

Bu

çalışmanın

m

ateryali

ülkemizde üretimi

yapılan yarı yaylı

gö

v-deye ve

kahatlı

uç demirine sahip 9

ayaklı asılır

tip bir

kültivat

ö

rdür.

Şekil

!."

d

e

ana

elemanları

verilen bu

ki.iltivatördeki

ön

ve

arka

sıra ayaklarının

sa

hip

olduğu sarınal

emniyet

yaylarının

temel

tasarım

parametrel

e

rinin

,

top-rak

ve

makina

değerlerine bağlı

o

larak

belirlenınesi çalışmanın

yönte

mini

oluşturmaktadır. Şekil

2.

'

de

yarı yaylı

bir

ki.i

lti

vatö

rün

ö

n

sırada

ve arka

sırada

o

lmak üzere iki

çeşit

toprak

işleyici ayağının,

tarla

koşullarında

ça-lışması sırasında

etkisinde

kaldığı

toprak

d

irenci

il

e

bu dirence

buna

bağlı

ola

rak

oluşan sarınal

emniyet

yayına

ge

len

kuvve

tlerin

şeınatik

gö

s

terim

i

verilmiştir. Şekil

2.'de

ayrıca, kanatlı

ayak

profıli

ile tem

el

ayak

parame

tre-leri

de

görülmektedir.

Şekil

2

.

(a)'da

görüldüğü

g

ibi

,

b

i

r

ö

n

sıra kü

lrivatör

(c) Şeki/2.

Yan

yay

lı ve kanatlı

işl

ey

ici o

r

gan

i

ara sahip kii

lti

va

törl

er

d

e

kuvvet

a

n

a

liz~­

n

in

yapılabilm

es

ine

yönelik

serbest

kütle

diyagramı

v

e

ayak

parametrel

e

rı.

-1

y

üzeyin

e

gele

n

F

1

toprak kuvveti,

yatay

ve

düşey bile

şe

nl

e

r

ine

ay

-ayagınıı

..

·ı

k

d'

.

·ı

rılabilir.

Burada, vektö

r

e

l

o

lar

ak

gosterı

en

topra

ırencı ı

e onun

yatay

bi

l

eşe

ni

a

rası

ndaki

aç

ı

,

toprak ile

metal

~

ras_

ınd

a~i.s

ürtünme

açıs

ıdır

ve

p ile

>ös

terilmi

ş

tir.

Toprak

işlemede,

t

o

prak

ıle

ışleyıcı

organlar

arasındaki

etki-feş

im

üze

rind

e

yap

ıl

an ça

lı

ş

malar

bu

aç

ının

say

ı

sa

l

büyüklü

ğünü

n

,

to

prak

ya

pı

s

ına

nem

du

rumun

a, ve

iş

l

eyici

orga

nı~

y

ü

zey

düzgü

nlüğün

e

bağlı

o

l

a

-rak

20

°-30° arasında

değiştiği bi

l

d

i

rmektedır.

Bu ça

lı

şmada,

bu

açı

ortalama

o

l

a

r

ak

2S

0

alınm

ı

şt

ır

(

McKyes

,

_l

_98S;

Okur

soy,

1992)

.

Her

bir

ayağa

ge

le

n toplam

to

pra

k

direncinin

ya

t

ay ve

düşey

yönde-k

i

bileşenleri sayısal

büyüklük

lerine

ve

çatı

geome

tri

s

ine

bağlı

o

lara

k,

ayağı

B

noktası etrafında

geriye

doğru

d

ö

nm

eye

zorlamaktadır.

B

noktası etrafında

ayağın

ge

ri

ye

doğru

h

a

r

eke

t

et

m

es

i durumund

a

ise

oluşan

momen

t

sa

rma

l

e

mni

ye

t

yayının

g

ergi

kuvv

et

i

ni yene

r

ek

yayın sabitlendiği

C

noktasını

öne

doğru

hareket ettir

m

ektedir

.

Bu durumda B

noktasına

göre

moment

den

gesi

yazıldığında,

sa

rm

a

l

yayı

aç

ma

ya zo

rl

aya

n

Fı

k

u

vveti

,

t

o

pr

a

k

di

r

e

nc

ine

ve

kül

ti

va

t

ö

r

ayağının

geometr

i

si

ne

bağlı

o

l

arak hesaplanabilmekted

i

r

(

Jen

sen.

197

S

)

.

Bir

başka

deyimle

,

L

M

B

=

O

=>hFtCosp

-

aFtSinp

+

cFı

Cosrı

-

bF1Sin

n

=O

(1)

de

nklemi

yazılabil

ir.

Burada

ge

re

k

li

dü

ze

nlem

e

l

e

r

yapılarak,

F

₁

y

a

y

ek

se

ne

l

k

uvveti

şu şekilde

he

sa

pl

a

n

ab

ilm

ekted

ir.

F

t

(aS

inp-

h

Cos

p

)

Fı

=

-..:..:c._---=-. _ _ __:__!_

c

Cosrı- bS

in

rı

(2)

Eş

it

li

k

(2)'

de

yer

a

l

an

y

2

aç

ı

s

ı,

Şek

il

2

.

(a)

'

da

gör

üld

üğü

g

ibi

, yayın

e.k~e

ne

l

kuvvetinin

(Fı)

ya

ta

y

eksen

l

e

ya

pmı

ş

o

ldu

ğ

u

aç

ı

dır.

Makin

e

geo

m

et·

rısıııe bağlı

ol

arak

bu

açının

büyüklücrü

_{o ,}

B

=

Tan

-

1

(

:

)

ve

rı

=

r

ı

+

e

-

90

(

3

)

i

1

~

~ı

e~~p

l

ana

bilm

e

ktedir

(

Jen

se

n

,

1

97S).

Eş

i

tl ik

i

e

rd

e

be

l

irti

l

en

a

,

b

,

c, d

ve e

gıbı dı

ger

p

ar

ametre!

_e

_r

_,

_ma

k

_ıne

'

_aeometrı

.

_sıne

.

_{bacrlı parametrelerd}

.

_ır.

_Bu

_ça

_·

lışınada

kull

a

n

ı

d

0 . o

d

_

1

.

ı

a

n

s

tan

a

rt ya

rı yaylı kültıvatör

ve

çatısı

içi

n a,

b,

c,

d, e

e ger

erı s

ır

as

ı

y

l

a

h

e

r iki

ayak gurubu

i

ç

in

ı

O

c

m

,

20 cm

,

I

S cm

,

1

O

cm

ve

ı

s

c

m

o

l

a

rak

alının

t

A

.

. .

ı

ı

ış ır. ynı şekılde eşıtlıklerde

ye

r

alan

y

_2,

y

_3,

Y4 ve 8

açı· arı ıesaplanınış

y

·

9

o

rak

,

t

op

r

ak

dir

encinin e

t

ki

doğrultusunun, çatı

üzerinde

ye

r

alan ve kuvvet

a

nalizlerinin

yapıldığı

B

noktasına

o

l

an

uzaklığı

i

se

40

c

m

alınarak

he

sa

p-laınalara katılmıştır.

Kü

lti

vatör

ayaklarına

gele

n

toprak direncinin

(F,)

büyüklüğü

toprak

~apısı

ve

bünyesi,

iş derinliği, iş genişliği

ve

çalışma hızı

gibi

bir

çok

değiş­

kenle

rle

yakından

il

gi

lidi

r.

Yapılan çalışmalar,

toprak direncinin, toprak

mekaniğinin

bilimsel

metotlarından

h

a

r

eket

le

geliştirilen

kuram

sa

l

ve

kar-ınaşık

denk

l

e

ml

er

yardımı

ile

hesaplanabildiğini gösterdiği

g

ib

i,

deneysel

so

nuçlara

dayalı

amprik

eşitlikler yardımı

ile

kolayca

hesaplanabildiğini

gös

t

e

rm

e

ktedir

(

Dil m

aç,

1

984;

McKye

s,

1

985)

.

Ampr

ik

eşitliklerde,

kü

l

ti-\atörler

in 1 m

/s

çalışına hızı

i

ç

in

farklı

toprak

koşullarında

gös

t

erdik

l

e

ri

özg

ül toprak

diren

c

i

değerlerinden yararlanılmaktadır. O

halde

,

bu

çalışma

iç

in

te

k bir

ayağa

gelen ve

bilinme

s

i

ge

re

ke

n t

opra

k

direnci

,

(4)

de

nklemi

ile

bulunabilmekted

ir

(Gö

k

çe

bay,

198

6;

Keskin

ve ark.,

1

984)

Bu

eşitlikte

8<J

iş derinliği

(

dm

),

b

o

ayak

genişliği

(dm), v

çalışına hızı (ın/s),

ve

w

ise

kgldın

2

o

larak

özg

ül

toprak dir

e

ncidir.

H

esa

pl

a

ınal

arda, ayak geniş

l

iğ

i

1

5 c

m

,

çalışına hızı

2

m

/s

ve

çalışına derinliği

ise en az 5

cm,

e

n

fazla 30

c

m

o

larak

her

5

cın'de

bir he

sa

plan

aca

k

şekilde alınmıştır.

H

er

ne

kadar

bu

t

o

p-rak

işleme

aletleri

ile

30 cm

derinliğe

kadar

faz

l

aca

inil

emiyorsa da,

külti-va

tör e

mni

yet

yayları

için

geliştirilmesi düşünülen

h

esap

l

a

m

a

abağında

bi

r

sınır değeri

o

lar

ak

30

cın'lik iş derinliği

de

kullanılmıştır. Aynı şekilde

öz

-g

ül to

prak dir

e

nci

,

h

a

fif t

o

praklar i

ç

in 12

kgldın

2

•

orta

bünyeli t

o

prak

l

ar

i

ç

in

15

j(g/

dın

2

,

orta

-

ağ

ır

bün

ye

li

toprakl

a

r

için

20 k

g/

dm

2

ve çok

ağır bün

ye

li

t

o

prak

lar iç

in

ise

25

k

g/d

ın

2

o

larak

alınını

şt

ır

(Kes

kin

ve a

r

k

.,

1

984).

Yarı yaylı

kültivatörlerde

,

arka

sıra

ayak

geoınetrisi,

ö

n

sıra

aya

k

geo

metrisinden

biraz

farklıdır.

Bu n

e

d

e

nle,

Şekil

2.

(

b

)'de ve

ril

en a

r

ka

sıra

göv

delerine

i

li

şk

in

kuvvet

a

nali

z

inin de

ayrıca

ya

pılma

s

ı

ge

r

ek

mektedir.

Ö

n

sıra ayaklarında olduğu

gibi

,

bur

a

da da B

noktasına gö

r

e

alınan

topl

a

m

mo-ment

dengesinden

hareketle

arka

sıra ayaklarına ilişkin sarınal

e

mni

yet yay

-ların etkilendiği

F

₂

eksenel

kuvvetler bulun

a

bilm

e

kt

ed

ir

(

J

e

n

sen

,

198

5).

Bir

başka

deyimle

,

Şekil

2 (

b

)'

de ki B

noktasına

gö

r

e

alınan

m

o

mentlerin

den-g

esi,

o

lmaktad

ır

.

Burada

gerekli

düzenlemeler

yapılarak

,

F

ı

yay

ek

se

nel

k

uvv

e

ti

şu şekilde

hesapl

a

n

a

bilmektedir:

F

₁

(aS

inp

-

hCo

s

p

)

Fı

=

e

C

o

s

r4

+

dSiny4

(6

)

Y

a

rı

yay

lı

külti

va

tör

a

y

ak

l

.arıotn

s

~hip

o

ldukl

a

rı

s~

rm

a

l

e

m

niyet

a

!arına ili

ş

kin

parametrelerin

be

lı

rlenme

s

ınde

s

tand

a

rt

h

e

lı

s

el

yay denk

-r

eı~leri kullanılabilmekted

ir.

B

u

parametrelerin

başında

ek

s

enel

y

ük

altında

k

a

lm

ı

ş

bir

s

armal yaydak

i

e

s

n.eme

miktar

.

ı

ile

y

a

y

mal

ze

me

s

ind

e

ol

.

uşan

k

ay

m

a ya

da burulma

gerilmesı gelmektedır

(

D

e

ut

s

chm

a

nn

,

1

.975;

Shıgley

ve

ark

.,

1

983).

Ek

s

e

n

e

l

yük

l

er

altında uzama

y

a

maru

z

kalan

bır sarınal

em

-ni

y

;-

y

ay

ının

malze

m

e

s

i

nde

o

lu

ş

an

burulma

g

er

ilme

s

i

ş

u

eş

itlikl

e

h

esa

p

lan

-maktadır:

8FD

t:=

K

s

--3

nde

(7

)

Burad

a

,

F

ne

wton c

in

s

ind

en ek

s

enel

y

liktür. Ön ve

a

rka

aya

k

lara ait

sar

mal

emniyet

yayları

i

ç

in bu

yük

sırasıyla

F

1

ve F2

'

e

eşittir. Eşitlikte ayrı­

ca

,

D,

yayın sarım çapı

(mm)

,

d

e,

yay te

linin

çapı

(mm)

,

K

s

i

s

e Wahl

d

ü

zelt

-me

faktörüdik Yay

tasarım hesaplarında yaygınca kullanılan

Wahl d

üze

lt

me

fak

törü,

yay

sarım çapı

ile

ya

y

telinin

çapı arasındaki

o

ran

a

bağlı

o

l

arak

hesaplanmaktadır

(Spotts,

19

78).

Yay

sarım çapı

ile t

el

çapı arasındaki

o

ra

n

C

ile

gös

t

e

rilir

seveya C

=

D

/

d

o

l

arak

alınırsa,

Wahl

düzeltme f

a

kt

ö

r

ü

şu eşit­

l i

kle

bulunmaktadır:

K

_4C

-

l

0.615

s-

4C

-

4

+

C

(8)

Te

m

el yay

parametrelerinden bir

di

ğ

eri

i

se. y

ük

a

ltında

ki

yayda

meydana

ge

l

en e

snem

e

m

i

ktarıdır

.

Ek

s

e

n

e

l

yüklü

ve

açılm

aya

çalı

şa

n

h

e

l

isel

y

a

~larda

,

yüke

ba

ğ

lı

olarak

me

y

dana

ge

l

e

n

e

s

n

e

m

e

miktarı

ü

z

erind

e,

yaydaki

a~t

ı

:.

h

a

l

k~

~ay

ı

s

ı

,

ya

y

malzeme

s

inin

öz

e

ll

i

ğ

i

,

sa

rım çapı

ve y

a

y

t

e

li

çap

ın

ın

~u~

u

k etkı

s

ı

va

rdır

(Spott

s,

1

978

;

S

hi

g

le

y ve ark

.,

198

3;

D

e

ut

sc

m

a

nn

,

1

975).

alde bu _ç

a

lı

ş

m

ada

kullanılan

s

arma

l

emni

ye

t

y

a

y

l

a

rının çelik m

a

l

zeme

-den.

ya

pıldı

gı

ve

ke

sme

modülü

de

ğe

rinin

8

*

10

4

_M

_Pa

o

ldu

ğ

u bili

ndiğ

i

n

e

(S

hı

g

l

ey ve ark.

,

198

3) g

ör

e

,

e

sn

e

m

e

miktarı

,

denk

l

e

mi ile

hesaplanmaktadır. Eşitlikte ayrıca,

N yaydak

i

akt

if

sarı

m

sayısı,

G

yay

malzemesi

nin

ke

s

me m

o

dülü

(MPa)

,

k

ise

milimetre

olarak

i

se

yük

lü

y

aydak

i

esneme

miktarıdır.

H

e

li

sel

yayların tasarım

param

etrelerinin

belirl

e

nme

si

nde

son

aşa­

ma,

ma

l

ze

menin

kalıcı

deformas

yo

n

sınırı

ile

akma

sınırına bağlı

o

l

arak

yüklenebileceği

mak

si

mum

eksenel

kuvvet sın

ırının

belirlenme

s

i

ve

ge

re

kti-ğinde

bu

sınır

göz

öıli.inde

bulundurul

a

r

ak sar

m

al

yayların

s

i

ste

mdeki

ekse

n

e

l

y

ükterin

büyüklüklerine

bağlı

o

l

arak

boyutlarının

ne

olması

ge

r

ekt

i

-ğine

karar vermektir.

Bu

amaçla

,

bir

helisel

yayda,

mak

s

imum

yükle

nme

sınırında oluşan

ve

kalıcı deforınasyon sınırını

b

e

lirl

eye

n

gerilıne değeri

i

l

e

S""

ve em

ni

yeti

i

tasarım

i

ç

in akma

sınırına ilişkin S~y değeri

MPa

o

lar

a

k,

ve

Ssy

=

(

0.43)Sut

{lO)

ile ver

ilmektedir

.

Bur

ada

,

A,

MPa o

l

arak malzemenin laboratuvar

koşulla­

rında belirlenmiş

ve

literatürde

yaygın

o

larak

kullanılan tasarım

ge

rilme

s

i

değeri,

m

i

se

bir

katsayıdır.

Bu

değerler,

kültivatör

yayları

g

ibi

katı çekilmiş

çe

lik yaylar için

sırasıyla

1750

M

P

a

ve

O

.

1

92 o

l

arak

alınabilmektedir

(Shigley ve ark

.,

1

983).

O

halde

akma

sı

n

ı rı

na k

a

dar,

yay

l

a

rd

a

i

z

in

veri !eb

i-le

n en faz

l

a eksenel yük

Fınax

ise,

3

nS

sy

dc

Fmax

=

8K D

s

(

ll

)

eşitliği

il

e

hesaplanabilınektedir.

Bu

değer aynı

za

manda

,

kü

l

t

i

va

t

ö

r

ayak

l

a-rında kullanılan

sa

rmal

e

mni

ye

t

yaylarının

emniyetli

çalışına sınırlarını

be-l

i

rlemede

kullanılabilmektedir.

He

l

i

s

el

yay

i

ara

s

ahip

yarı yaylı

kü

l

tivat

ö

r

gövde

l

er

ind

ek

i

ö

n

ve a

rka

s

ıra ayaklarına

ge

len

toprak direnci ile bu diren

c

in

bü

y

üklü

ğ

üne ba

ğ

l

ı o

lar

ak

belirlenmiş

eksene

l

yay yük

leri

ve

diğer

yay

tasarım

p

a

r

a

metr

e

l

e

ri

,

Vi

s

u

a

l

Bas

ic

yazılım

paketi

kullanılarak hazırlanmış

bir bil

g

i

saya

r

programında

hesaplanmış,

ve

pr

og

r

ama verilen

g

irdi p

ara

metr

e

l

eri

doğrultusunda

so

nu

ç

-lar

deaerlendirilerek bir hesaplama

nomogramı oluşturulmuştur

(Po

tter,

ve

ark

.,

l993

;

Richard,

1981

).

Ta

sa

rl

anan

bilgi

say

ar

pr

ogra

mının

bil

g

i

akı

ş

Hafif

Bünye

2

u.ı

==12

kgldın Orta.-Ağu

₂

UJ

=20 kg/dm

Şekil

3.

Orta. Bünye

₂

u.ı

=

1

5

k

g/chn

Çok

Ağır UJ

=25

k

g/dm2

Bilgisayar

programınm

bilgi

akış diyagramı.

Şekil 3'te veri

l

en

bil

g

i

akış diyagramına

gö

re

,

i

lk

aşamada

bil

gisaya

r

programına,

progr

a

m

g

irdi

s

i

olarak makina parametreleri

g

irilm

ektedir.

Ma-kine

de

ae

_o

rteri

o

l

arak ayao-a

_{' o}

etk

i

eden

kuvv

e

ti

e

re

ait etki

doğrultularınııı.

mekanik denge

koşullarının

ye

rine

o-eti

rilm

e

s

i

sırasında alınacak

mom

e

nt

referans

nokta

s

ına

olan

u

zak

lıkları

,

b~

g

urupta yer

a

lm

aktadır

.

Daha

sonra

k

i

aşama

,

ayak

lar

a ait, ayak

aç

ıl

a

rı

ile

i

ş ge

nişli

ğ

i

,

iş derinli

ği,

toprak ve m

e

ta

l

aras

ın

dak

i

sürtünme

açısı

g

ibi

parametrelerin

y

üklenme

s

idir.

Ge

li

ştirilen

bilg

i

saya

r

programının

ça

lı

şa

bitme

s

i

ve i

s

temm

so

nu

ç

l

arı

ür

e

t

eb

ilme

si

için

,

kültivatör

ayaklarında yer a

l

an

h

e

li

s

e

l

em

niy

et

yayiarına ili

ş

kin

, sarım

çapı.

te

l

çap

ı

,

yay

malzeme

s

indeki

akma ve kopma

s

ınırları,

kesme modülü

ve

yaydak

i

a

ktif

sa

rım

say

ı

s

ı

g

ibi

değerlerin

pr

og

rama girilmesi üçüncü

aş~a­

y

ı

o

lu

şt

urmaktadır

.

Toprak ci

n

si ve buna

ba

o

lı

olarak

i

se özg

ül t

oprak

dıren­

c

inin

seç

iminde

kullanı

cıya

seçe

n

e

k

s

unul

a

r

ak

he

sap

lama

ya

e

sas

o

l

a~a~

prog

ramdaki

b

i

lgi

akışında

so

n

aşama,

temel

yay

değerlerinin

h

assas

bir

şekilde

hesaplanarak

kullanıcıya sunulmasıdır.

Teme

l

yay

parametreleri

içer

i

s

ind

e, top

ra

k y

ü

küne

bağlı

o

l

a

r

ak yaydaki ek

s

ene

l

yük

leme

,

burulma

ger

ilmesi ve esneme

miktarı

ye

r

almaktadır.

Bunun

yanında, kalıcı deforınasyon

ya

p

a

bilen m

a

k

sim

um

ekse

n

e

l

yükün

büyüklüğü

de

belirlene-bil

m

e

ktedir.

Diğer

ya

nd

an,

m

ak

in

adaki top

l

am ayak

sayısına bağlı

belirli

bir

hızda ve

belirli

iş derinliği

i

ç

in

ger

ek

s

inim du

y

ul

a

n

çeki

ku

vve

ti

ve çe

ki

g

ücün

ün

doğru

olarak

he

sap

lan

ab

ilm

esi

pr

og

ramdaki bilgi

akışının

s

o

n

aşa­

masını oluşturmaktadır.

T

ARTlŞMA ve

SONUÇ

Bu

çalışınada yarı yaylı

ki.iltiv

atö

r

ayaklarına

ge

l

en

t

o

pr

a

k direncin

-de

n hareketle

ayakların

sa

hip

olduğu sarınal

em

ni

ye

t

yaylarının karşılaşabi­

leceği

e

k

se

n

el yük

ve buna

bağlı

o

l

arak ise

yay

daki

burulına

ge

rilme

s

i

ve

yay

es

neme

değerini

pratik olarak

tahminine

yönelik bir

noınograın gelişti­

rilmiştir. Yarı yaylı

külti

v

atörl

e

rin

sa

hip

oldukları sarınal

e

mni

yet

yayiarına ilişkin değerlerden

olan

eksene

l

yük,

burulına

geri

lm

e

s

i

ve yay

esneınesi

değerleri

üzerinde

,

külti

va

t

ö

rlerin içinde

çalıştığı toprağın

öze

ll

iki

e

ri

ve

makinanın tasarım

parametrelerinin

etk

i

s

i

o

ldu

kça

fazladır. Aynı

m

a

kina

i

ç

in

v

e

aynı iş derinliğinde çalışılınası

durumund

a,

toprak

yapısının

h

a

fi

f

bi.i

n

ye

den

,

ağır

bünyeye

doğru değişmesiyle,

ayak

l

a

r

a ge

l

e

n

toprak

y

ükü

vey

a direnci

doğrusal

bir

şekilde

artmakta

,

bu i

se

sarınal

emni

yet

yayını

u

z

atmaya yöne

lik

ek

s

enel

yükü

aynı

oranda

artırmaktadır.

Ç

iz

e

l

ge

1.

'

de

,

hesaplanmış

yay

parametrelerinin

ye

r

aldığı

program

çıktısı, Şekil

4

'

t

e

i

se

,

p

r

og

ram

çıktısından

hareketle

hazırlanmış

h

esap

l

ama

abağı verilmiştir.

Çize

l

ge

I.

'

de

veri

l

e

n

değerlerden

hareketle

ç

i

z

il

e

n

ve

Şekil

4.'

t

e

ve-rilen

nomograın yardımı

ile bir kültivatör

ayağına

ge

l

e

n

toprak

direnci

ve

bu

n

a

bağlı

o

l

arak

sa

rmal

emni

y

et

yayında oluşan

eksene

l

y

ük

,

burulma

ge-ril

m

es

i

ve

e

sne

m

e

miktarı saptanabilınektedir. Şekil.

4

(a

)'

da

ö

n

sıra

a

y

ak

yayları, Şekil.4

(b)'d

e

i

se a

rka

sıra

aya

k

yayiarına ilişkin çizilmiş

n

o

m

og

ram

ye

r

almaktadır.

Nomo

g

raml

ar

da

,

h

a

fi

f

bün

ye

li

toprakl

a

r i

çi

n

(B)

,

yay

da

o

lu-şan

es

nem

e

miktarı

i

ç

in

(C)

ve so

n

o

l

arak

burulnıa

ge

rilm

es

in

e

ilişkin

d

e-ğe

rler

olarak

h

a

fif topraklar

i

çin

(

1

)

,

Ort

a

bün

ye

! i

topr

a

kl

a

r i

ç

in

(2)

,

Orta-ağır

bün

ye

li

top

r

a

klar

i

ç

in

(3)

ve

çok

ağır

bünyeye

sa

hip t

oprak

l

a

r

için i

se

(4)

nurnaralı d

oğ

rular kull

a

nılma

k

tadır.

Külti

va

tör

ön

ayak

l

arı

i

ç

in

çi

z

ilen

n

o

mo

g

raında

i

s

e,

toprak direnci

(A),

ekse

n

e

l

yay y

ükü

de

(

D

)

s

im

ge

s

i

il

e

bel

irtil

en

_o

a

rafı

k

i

erden okunabi

lın

ekted

ir

.

Aynı şekild

e,

g

r

afik

l

er

ü

ze

rindek

i

ok

i

arda

n

da anlaş

ıl

aca

ğ

ı

g

ibi

,

Şe

kil

.4

(

b

)'

d

e

ve

rilen

a

rk

a

s

ıra

aya

k

yay

larında

toprak

y

ükü (E)

,

eksene

l

yay

yükü (F)

,

burulnıa

ge

rilm

es

i

(G) ve

yay

esnem.e

miktarı

(H)

s

im

ge

li

gra

fikl

erden

e

ld

e

e

dilebilmekted

ir

.

Noınog

r

aın

l

a

rın

ç

ı

-z

imi için

yay

değerlerini hesaplaınakta

kullanıl

an

bi

l

gisaya

r

programın

da

gird

i

değerleri

ola

r

ak 2

m

i

s'

lik

kü

l

tivatör

ça

lı

ş

ma

hızı kullanılmıştır.

Külti-vatör

yayiarına ilişkin

geometr

ik

paramet

r

eler ise

Ç

i

ze

l

gel'de de

görüldüğü

gib

i

sabit

tutulmuştur.

Ne

va

r

ki

,

geliştirilen

bilgi

say

ar

programında, farklı

ça

lı

ş

ma hı

z

ları

için

de top

r

ak

dirençleri he

sa

planabilmekte

ve

değişik

yay

boyutlarına

ve

malzeme

özell

ik

lerine

bağlı

ola

r

ak yay

tasarım

parametr

eleri

belirlenebi

lm

ektedir

.

Bunun

yanında,

mal

zemen

in

akma

sınırındaki değerle­

re

bağlı

o

l

a

r

ak

yayların kalıcı

deformasyona

uğramadan çalışabiieceği

yük

-l

eme

sınırları

da

ortaya

konabilmektedir

.

Bu

çalışmada,

Çizelge

l

'

de

ve

rile

n

g

irdi paramet

re

leri

doğrultusunda

söz

konu

s

u

ki.ilt

ivatör e

mni

yet

yaylarının

kal

ıcı deforınasyona uğramadan çalışabi

I

eceği

maksimum

eksenel

y

ükü

n

12

kN

olduğu hesaplanmıştır.

Bu ise

,

öze

llik

le

çok

ağır

bün

ye

li

toprakl

a

r

da

çalışına sıras~~da

bu

yayların

ko

l

ayca

kal

ıcı

d

efo

rm

asyona

uğrayacağı nı

göstermiştir.

üze

i

l

i

kle ön

sıra

ayak

yaylarında,

hafif bün

ye

d

e

n

ağıra doğru

gidildik

ç

e

b

u durum

o

lduk

ça

b

e

l

irgindir.

O

h

a

ld

e

bu

çalışmada, Şekil

4'

te

ver

il

e

n pratik he

sap

l

a

ma

abağının kaynağını oluşturan yazılımdaki

oirdi

parametrelerinin

farklı ça

lı

ş

ma

koşulları

için

,

doğru

ve

rilm

es

i

ka

y

dı

y

l;

çe

-4

Deriııliii (cm) 600 s 10 1S 20 2S 30 c~

.1.

·

_{7 1}

o

40 20 00 80 _.

--60 40 ~

~~~---

:,.-" 3,

"-2:::-

<

1 /

4

x

~

~

+-=

)ı""

_~

_~

[::><

7 ,S..,. 3S _Q. ~ S2,S~ 70 ~

E

87,S tl / 3,...2 ... ~ ~

~v

ı

.ı.·

!"-.

1

os

ı:ı ~V ı; i~

o

10 1S 20 '2S " 1 22,S 000 625 ';o-10 20 30 40 cr. 60 70 80

o

·B~

--

-!:::,...

ı

/

3

~f::::::.ı

.ı.

~

2 ~3, "2...._, ~- --4

~

/4 3X.... /

V_,

i--2 ı

K

V"

~

!-->~

""

V

22506 1

~1

t;.2;

_{"+ 1}

""'

87s·;

soo~

~

~

1

~7

13

125 [

so

ı:;ı 7S D~

_t·

3

s

10

1S 20 2S 30° Iş Deriıı!iği (cm) (a) İş

De.rin1iii

(cm)

o

16 14 'Wl c.12

s

10 1S 20 25 30

O

r--

G~

'n

o

o

-~ 100

~

8

~

6 Po

o

o

~ 4

o

20

o

.

--~E·~

i'

3,7

_s

.,F,~

_"'

.><

?!

7,

s

"

~

11,2

ı,2

1 ~

s

-

-

-"'

s

::: 18,7

~

22 ~ ' 5 H~

o

ı;ı

26,2 ~

~

~::_ı,

'

r-3.:--

~

'4

x

+=

-

.-

;~X

/ 3'2 ... ~! ... V 10 1S

~P-!

...

"-1::3,

"-2'

~- -~4~

~

4

x

~3/ ... 2 ...

~

1::1

-~

.ı.

·

/-u

150

./

.z

;.17

300

>Ç~

~

~

l><

₇₅₀

">

~ !m

ı

'!'

_"

p

~

"

""

1 ' 52,5 ı:

i7

45

V.

/

~

~

37,

~

~

30

~

~

22,5 ₅

"""-t

·

_"'

n 7,5 3

o

_s

_{10 1S 20 25 30} İş Deriıı]jp (cm) (b)

Yarı

l kü"l

.

Şeki

l

4.

yay

ı tıvatör

ayaklar

m

daki sar

.

pa

r

a

m

e

tr

ele

rinin h

1

mal

emnıy

e

l

yay

i

anna

ilişk

i

n

fas

a

rım

(a)

Ö

esa

p

anm

as

md

a

kullant!abil

ecek

nomogram