T.C. KAHRAMANMARAŞ SÜTÇÜ İMAM ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TARIM MAKİNALARI ANABİLİM DALI

(1)

T.C.

KAHRAMANMARAŞ SÜTÇÜ İMAM ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

TARIM MAKİNALARI ANABİLİM DALI

TARIM TRAKTÖRÜ İLE ÇALIŞTIRILAN BİR MEYVE HASAT PLATFORMU TASARIMI

MUSTAFA ÜÇGÜL

YÜKSEK LİSANS TEZİ

KAHRAMANMARAŞ MART - 2007

(2)

TARIM MAKİNALARI ANABİLİM DALI

YÜKSEK LİSANS TEZİ

Kod No:

Bu tez ---/---/2007 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oy Birliği/Oy Çokluğu ile Kabul Edilmiştir.

Yrd. Doç. Dr.

Ali AYBEK DANIŞMAN

Prof. Dr.

M. Tunç ÖZCAN ÜYE

Yrd. Doç. Dr.

Selçuk ARSLAN ÜYE

Yukarıdaki imzaların adı geçen öğretim üyelerine ait olduğunu onaylarım.

Prof. Dr. Özden GÖRÜCÜ Enstitü Müdürü

Bu çalışma KSÜ Araştırma Projeleri Yönetim Birimi Başkanlığı tarafından desteklenmiştir.

Proje No: 2006/2-2

Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil

(3)

İÇİNDEKİLER Mustafa ÜÇGÜL

Sayfa İÇİNDEKİLER... I ÖZET ... III ABSTRACT ... IV ÖNSÖZ……... V ÇİZELGELER DİZİNİ ... VI ŞEKİLLER DİZİNİ ... VII

1. GİRİŞ ... 1

1.1. Genel ……… 1

1.2. Meyve Hasadı………... 2

1.2.1. Hasat Yöntemleri………. 3

1.2.2. Hasat Üzerine Etkili Parametreler………. 5

1.3. Tasarım……… 6

1.3.1. Mühendislik Tasarımı………. 6

1.3.1.1. Problemin Tanımlanması………. 8

1.3.1.2. Ödevin Oluşturulması……….. 9

1.3.1.3. Ödevin Biçimlendirilmesi……… 9

1.3.1.4. Ödevin Geliştirilmesi……… 9

1.3.1.5. Üretim………. 9

1.3.2. Tasarımda Bilgi Toplama……… 9

1.3.3. Tasarım Özellikleri……….. 10

1.3.4. Ürün Yaşam Döngüsü………. 11

1.3.5. Malzeme Seçimi……..………. 11

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR………. 12

3. MATERYAL VE METOT……….... 16

3.1. Materyal………... 16

3.2. Metot………. 17

3.2.1. Üst tabla tasarımı…..……….. 17

3.2.2. Kızak sistemi tasarımı………... 17

3.2.3. Makas sistemi tasarımı……….………... 17

3.2.4. Taşıyıcı alt tabla tasarımı……….... 18

3.2.5. Hidrolik sistem tasarımı……….. 18

(4)

İÇİNDEKİLER Mustafa ÜÇGÜL

3.2.7. Platform teknik resim çizimleri………... 23

3.2.8. Platform hareket gücünün belirlenmesi………. 23

4. BULGULAR VE TARTIŞMA……….. 25

4.1. Üst tabla tasarımı……… 25

4.2. Kızak sistemi tasarımı………...………. 27

4.3. Makas sistemi tasarımı………... 42

4.4. Taşıyıcı alt tabla tasarımı………...…………...………. 48

4.5. Hidrolik sistem tasarımı………... 58

4.6. Platform teknik çizimleri………..………... 66

4.7. Platform hareket gücünün belirlenmesi……… 75

5. SONUÇ VE ÖNERİLER………... 76

KAYNAKLAR……… 78

ÖZGEÇMİŞ……… 81

(5)

ÖZET Mustafa ÜÇGÜL

TARIM MAKİNALARI ANABİLİM DALI YÜKSEK LİSANS TEZİ

ÖZET

DANIŞMAN: Yrd. Doç. Dr. Ali AYBEK

Yıl: 2007, Sayfa: 81

Jüri: Yrd. Doç. Dr. Ali AYBEK Prof. Dr. M. Tunç ÖZCAN Yrd. Doç. Dr. Selçuk ARSLAN

Bu çalışmada, küçük ve orta ölçekli meyve üreticisine hitap eden, traktör hidrolik güç çıkışı ile çalıştırılabilen, meyvelerin el ile hasadında kullanılacak çekilir tip yarı mekanize bir meyve hasat platformunun tasarımı ve imalatı yapılmıştır. Üst tabla, kızak sistemi, makas sistemi, taşıyıcı alt tabla ve hidrolik sistemden oluşan meyve hasat platformunun genişliği 2.1 m, uzunluğu 2.85 m, kapalı halde yerden yüksekliği 0.85 m ve kütlesi 475 kg’dır. Çalışma koşullarına göre platform 4 m genişliğe ve 1.85 m yüksekliğe kadar ayarlanabilir ve 4 m yüksekliğe kadar olan meyveler hasat edilebilir. Platformun hareket direnci gücü, değişik tarla koşulları ve çalışma hızlarında, yüksüz ve yüklü olarak hesaplanmıştır. Örneğin, yüklü platformun 4 km/h çalışma hızında ortalama hareket direnci gücü, sert ve düz tarlada 0.33 kW, yumuşak ve ıslak tarlada ise 2.88 kW olarak hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Meyve hasadı, platform tasarımı, platform çeki gücü

(6)

ABSRACT Mustafa ÜÇGÜL

DEPARTMENT OF AGRICULTURAL MACHINERY INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES

KAHRAMANMARAS SUTÇU IMAM UNIVERSITY MSc THESIS

ABSTRACT

DESIGN OF A FRUIT HARVEST PLATFORM DRIVEN BY TRACTOR HYDRAULICS

Supervisor : Assist. Prof. Dr. Ali AYBEK

Year : 2007, Pages : 81

Jury : Assist. Prof. Dr. Ali AYBEK Prof. Dr. M. Tunç ÖZCAN Assist. Prof. Dr. Selçuk ARSLAN

The objective of this study was to design and construct a pull type fruit harvest platform to increase the efficiency of manual harvest operations in small and medium scale orchards. The harvest platform’s width, height, length, and dead weight are 2.1 m, 0.85 m, 2.85 m, and 475 kg, respectively. The platform has a single-point hitch, and consists of a tray, lifting tracts (rails), a scissor type jack, and lift cylinder. The height and width of the platform can be adjusted by the tractor operator hydraulically up to 1.85 m and 4.0 m, respectively. The required drawbar pull was calculated based on the coefficient of rolling resistances for various field conditions both for the dead weight of the platform and loaded platform. For instance, average power requirement for the loaded platform at 4 km/h was calculated to be 0.33 kW for dry and flat field conditions while 2.88 kW was found for light and wet field conditions.

Key words: Fruit harvesting, platform design, platform drawbar power

(7)

ÖNSÖZ Mustafa ÜÇGÜL

ÖNSÖZ

Meyve hasadı, günümüzde, meyvelerin dallardan elle, yarı mekanize ya da tam mekanize olarak toplanması şeklinde gerçekleşmektedir. Hasat platformları yarı mekanize hasat makinalarından biridir. Bu çalışmada, tarım traktörü ile çalıştırılan, hidrolik olarak kontrol edilen, yarı mekanize bir meyve hasat platformunun tasarımı ve imalatı yapılmıştır.

Toplam beş ana bölüm altında incelenen araştırmanın birinci bölümünde konu ile ilgili genel bilgilere yer verilmiş ve konunun önemi açıklanmıştır. İkinci bölümde konu ile ilgili önceki çalışmalar verilmiş, üçüncü bölümde araştırmada kullanılan materyal ve metot tanıtılmıştır. Dördüncü bölümde tarım traktörü ile çalıştırılan bir meyve hasat platformunun tasarımı yapılmıştır. Beşinci bölümde ise araştırma sonuçları ve öneriler özetlenmiştir.

Bu araştırmada yardımlarını esirgemeyen danışman hocam Yrd. Doç. Dr. Ali AYBEK’e, yakın ilgi ve desteğini gördüğüm Yrd. Doç. Dr. Selçuk ARSLAN’a, Prof. Dr.

M. Tunç ÖZCAN’a, ayrıca projenin başından sonuna kadar benden desteklerini esirgemeyen değerli dostlarım ve mesai arkadaşlarım Arş. Gör. Emre DOĞRULUK ve Emrullah BAŞER’e, araştırmanın maddi desteğini sağlayan KSÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi Başkanlığına ve projenin imalatını gerçekleştiren Gemciler Tarım Makinaları A.Ş’ ye teşekkür ederim.

MART 2007

KAHRAMANMARAŞ Mustafa ÜÇGÜL

(8)

ÇİZELGELER DİZİNİ Mustafa ÜÇGÜL

ÇİZELGELER DİZİNİ

Sayfa Çizelge 1.1. Bazı meyve türlerinde hasat için gerekli işgücünün toplam işgücü

gereksinimi içindeki payı (%)………...………... 1 Çizelge 1.2. Sofralık meyve hasadının el ve yardımcı hasat elemanları

kullanılarak gerçekleştirilmesinde özellikler………. 3 Çizelge 1.3. Makineli sofralık meyve hasadına ilişkin özellikler………... 4 Çizelge 1.4. Fabrikasyon amaçlı, makineli meyve hasat yöntemleri ve bunlara

ilişkin özellikler………. 5

Çizelge 1.5. Bazı meyve türleri için dikim aralığı………... 6 Çizelge 3.1. Prototip meyve hasat platformunun bazı teknik ölçüleri.…….….... 16 Çizelge 3.2. Farklı tarla koşullarında yuvarlanma direnci katsayıları…………. 24 Çizelge 4.1. Platform Lastik özellikleri...………. 49 Çizelge 4.2. Platformun yüksüz, farklı tarla ve hız koşullarında, hareket

direnci gücü (kW) değerleri………. 75 Çizelge 4.3. Platformun yüklü, farklı tarla ve hız koşullarında, hareket direnci

gücü (kW) değerleri ………. 75

(9)

ŞEKİLLER DİZİNİ Mustafa ÜÇGÜL ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa Şekil 1.1. Sık ağaçlandırma için kullanılan, hareketli meyve toplama yürür

bant sistemine sahip, büyük meyve toplama kasalı yardımcı hasat

elemanı………. 4

Şekil 1.2. Tasarımda bilgi toplama aşamaları... 8

Şekil 1.3. Tasarım kısıtlamalarını belirleyenler ve temel kısıtlamalar…………. 11

Şekil 3.1. Meyve hasat platformunun üç boyutlu görünüşü………... 16

Şekil 3.2. Kaynak boyutları……..………..……….. 21

Şekil 3.3. U geometrik yapılı kaynak boyutları……….. 23

Şekil 4.1. İnsan boyuna göre diğer boyutların oranı……….. 25

Şekil 4.2. Üst tabla……….……….………... 26

Şekil 4.3. Kızak sistemi……….. 28

Şekil 4.4. Sağ kızağa etkiyen kuvvetler……… 29

Şekil 4.5. Sağ kızak için kesme kuvveti ve moment diyagramları... 29

Şekil 4.6. Sağ kızak için kaynak geometrik şekli……… 30

Şekil 4.7. Sol kızağa etkiyen kuvvetler………. 31

Şekil 4.8. Sol kızak için kesme kuvveti ve moment diyagramları………. 31

Şekil 4.9. Sol kızak için kaynak geometrik şekli... 32

Şekil 4.10. Kızak sacının büküm yeri destekleri………. 33

Şekil 4.11. Destek üçgenleri için kaynak geometrik şekli………... 34

Şekil 4.12. Sağ ve sol kızaklar için rulman yerleşimi……….. 34

Şekil 4.13. Rulman mili ve etki eden kuvvetler………... 35

Şekil 4.14. Rulman mili kaynak geometrik şekli……….……… 35

Şekil 4.15. Sağ ve sol kızak destek çubukları……….. 36

Şekil 4.16. Kızak destek çubuğunun denge durumu……….. 36

Şekil 4.17. Destek çubukları için kaynak geometrik şekli………. 37

Şekil 4.18. Destek çubukları yerleşimi………. 37

Şekil 4.19. Kızak destek profillerine etkiyen kuvvetler………. 38

Şekil 4.20. Destek profili için kesme kuvveti ve moment diyagramı……… 38

Şekil 4.21. Kızak destek profili için kaynak geometrik şekli………. 39

Şekil 4.22. Korkuluk düzeni (kapalı ve açık durum)………. 40

Şekil 4.23. Korkuluğa etkiyen kuvvetler……….. 41

Şekil 4.24. Korkuluk için kesme kuvveti ve moment diyagramı………... 41 Şekil 4.25. Korkuluk için kaynak geometrik şekli………...

(10)

ŞEKİLLER DİZİNİ Mustafa ÜÇGÜL

Şekil 4.26. Profile destek köşebenti eklenmesi……… 43

Şekil 4.27. Destek köşebenti için kaynak geometrik şekli………. 43

Şekil 4.28. Makasın tam kapalı ve tam açık konumları………. 43

Şekil 4.29. Makas sistemine etkiyen kuvvetler……… 44

Şekil 4.30. Makas ön destek miline etkiyen kuvvetler……… 45

Şekil 4.31. Makas ön destek mili kaynak geometrik şekli……….. 45

Şekil 4.32. Makas arka destek miline etkiyen kuvvetler……… 46

Şekil 4.33. Makas rulmanı………. 47

Şekil 4.34. Makas sistemi genel görünüşü………... 47

Şekil 4.35. Taşıyıcı alt tabla……….. 48

Şekil 4.36. Tekerlek yerleşimi………... 49

Şekil 4.37. Tekerlek ve çeki okunun uzunluğunun belirlenmesi………... 49

Şekil 4.38. Alt tablaya etkiyen kuvvetler………. 50

Şekil 4.39. Alt tablaya etkiyen kuvvetler………. 50

Şekil 4.40. Alt tabla kesme kuvveti ve moment diyagramları………... 51

Şekil 4.41. Dingile gelen kuvvetler……… 51

Şekil 4.42. Dingil için kesme kuvveti ve moment diyagramları………. 52

Şekil 4.43. Dingil için kaynak geometrik şekli……… 52

Şekil 4.44. Jant takımı için kaynak geometrik şekli……….. 53

Şekil 4.45. Jant takımının maruz kaldığı eğilme momenti...………. 53

Şekil 4.46. Çeki okuna gelen kuvvetler……… 54

Şekil 4.47. Çeki oku………... 55

Şekil 4.48. Çeki oku için kaynak geometrik şekli………... 55

Şekil 4.49. Çeki halkası kaynak geometrik şekli……….… 56

Şekil 4.50. Çeki okunun yerleşimi……… 57

Şekil 4.51. Yardımcı tekerlek……… 57

Şekil 4.52. Üst tablanın yerden yüksekliği………... 58

Şekil 4.53. Kaldırma pistonu bağlantı şekli………. 59

Şekil 4.54. Kızak pistonu bağlantı şekli………... 60

Şekil 4.55. Kızak pistonları yerleşimi………... 60

Şekil 4.56. Kızak pistonları ön uç bağlantı sacı………... 61

Şekil 4.57. Kızak pistonları ön uç bağlantı sacı pimine etkiyen kuvvetler……... 61

(11)

ŞEKİLLER DİZİNİ Mustafa ÜÇGÜL

Şekil 4.59. Kızak pistonları ön uç bağlantı sacı geometrik kaynak şekli……….. 62

Şekil 4.60. Kızak pistonları arka uç bağlantı sacı………... 63

Şekil 4.61. Kızak pistonları arka uç bağlantı sacı pimine etkiyen kuvvetler…... 63

Şekil 4.62. Arka destek yatağı pimi kesme kuvveti ve moment diyagramları…. 64 Şekil 4.64. Hidrolik devre şeması………. 66

Şekil 4.65. Hasat platformu montaj resmi………... 67

Şekil 4.66. Sağ kızak perspektif ve görünüşleri……….. 68

Şekil 4.67. Sol kızak perspektif ve görünüşleri………... 69

Şekil 4.68. Üst tabla perspektif ve görünüşleri……… 70

Şekil 4.69. Makas sistemi perspektif ve görünüşleri……….. 71

Şekil 4.70. Taşıyıcı alt tabla perspektif ve görünüşleri……….. 72

Şekil 4.71. Makas sistemi ön kısım alt ve üst kesit görünüşleri………. 73

Şekil 4.72. Makas sistemi orta ve üst arka kısım kesit görünüşleri……….. 74

(12)

GİRİŞ Mustafa ÜÇGÜL

1. GİRİŞ 1.2. Genel

Tarım traktörleri Türkiye’de verimli kullanılamamaktadır. Ortalama işletme büyüklüğünün yeterli olmaması nedeniyle çiftçilerin yıl boyunca traktör kullanım süresi az olmakta, sonuç olarak büyük bir yatırım kalemini oluşturan traktörün verimli çalışma olanağı kısıtlı olmaktadır. Gelişmiş ülkelerde bir traktörün karlı çalışması için yılda 800- 1000 saat dolayında tarımsal işlerde çalışması beklenmektedir (ASAE, 1995). Ülkemizde ise 600 saatlik çalışma ile bir tarımsal işletmede karlı üretim yapılabileceği hesaplanmıştır.

Ancak, büyük çoğunluğu küçük veya orta ölçekli olan tarım işletmelerimizde traktörler, işletme büyüklüğüne göre değişmekle birlikte, örneğin kuru tarımda yılda yaklaşık olarak 350 saat çalışmaktadır (Yalçın, 1990). Mevcut ortalama işletme büyüklüğü ve ürün deseni düşünüldüğünde, traktörün 800-1000 saat kadar çalıştırılması olası görünmemektedir.

Tarımsal işletmelerimizin güç kaynağı olan traktörden optimum bir şekilde yararlanmak için iki yol bulunmaktadır; birincisi işletme büyüklüğünü artırmak, ikincisi tarım traktörlerinin yıllık kullanım sürelerini artırmaktır. Her işletme için arazi büyüklüğünü artırmak mümkün olamayacağı için traktörün kullanım sürelerinin artırılması gerekmektedir. Traktörün yıllık kullanım süresinin artırılması, birim çalışma saati başına düşen maliyeti de düşürmektedir.

Traktörün çok amaçlı kullanımını sağlayan en önemli özelliği hidrolik güç çıkışının olmasıdır. Bu yolla traktöre çeşitli tarım iş makineleri bağlanabilmektedir. Meyve hasat platformu da bu makinelerden birisidir. Ülkemizde, küçük ve orta ölçekli işletmelerde meyvelerin toplanması, yüklenmesi ve taşınması işlemleri büyük oranda el ile yapılmaktadır. Meyve ağaçlarında, özellikle insan elinin yetişemeyeceği bölgelerdeki meyvelerin hasadının bir platform yardımı ile yapılması, meyvelerin toplanması için gerekli süreyi azaltır, iş verimini yükseltir, meyveler yaralanmayacağı için meyve kalitesi korunur ve işçilik maliyetleri azalır (Tuncer ve Özgüven, 1989). Bu amaçla bir traktör ile çekilen, kaldırma ve indirme hareketleri için gerekli enerjiyi traktörün hidrolik sisteminden alan, basit ancak işlevsel bir meyve hasat platformu tasarlanarak meyvecilikle uğraşan çiftçilerin hasat işlemleri kolaylaştırılabilir.

Tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de meyve hasadı genellikle elle yapılmaktadır.

Bu nedenle meyvecilikte, birim alana düşen işgücü ihtiyacı en fazla olan işlemlerin başında hasat gelmektedir. Bu işgücünün büyük bir bölümü de insan işgücüdür. Bazı meyvelerdeki işgücü ihtiyaçları Çizelge 1.1’de verilmiştir.

Çizelge 1.1. Bazı meyve türlerinde hasat için gerekli işgücünün toplam işgücü gereksinimi içindeki payı (%) (Gezer, 2001)

Meyve Türü Narenciye Şeftali Elma Kayısı Zeytin Vişne ve Kiraz

Fındık

Hasat İş Gücü (%) 31 38 41 43 50-70 70 74

(13)

Elle meyve hasadı meyveden meyveye değişmekle birlikte ortalama olarak 450- 2000 işgücü h/ha arasında insan işgücünü gerektirmektedir. Bu rakam üretim için toplam çalışma zamanının %40-80’ini, toplam üretim maliyetinin % 30-60’ını oluşturmaktadır (Tuncer ve Özgüven, 1989 ).

Klasik toplama işleminde işçiler gruplar halinde bahçenin bir ucundan başlayarak sonuna kadar hasat işlemini gerçekleştirirler. Alçak noktalardaki meyveler hasat edilirken yüksek dallardaki meyveleri hasat etmek için ağaca tırmanma ya da bir merdiven kullanma gibi yöntemlere başvurulur. Bu işlemin bazı sakıncaları vardır. Örneğin; ağaca çıkıldığında ilk çıkış esnasında ağaçta meydana gelecek titreşimler nedeni ile bir miktar meyve yere düşüp zedelenebilir, basılan dallar kırılıp ağaç zarar görebilir, işçinin topladığı meyveleri içine koymak için kullandığı sepet düşüp meyvelere zarar verebilir. Bu meyve kalitesini ve hasat verimini olumsuz yönde etkiler. Yükseltici olarak bir merdiven kullanılsa bile merdivenle ulaşabilecek alan kısıtlı olduğundan merdivenin yerinin sürekli olarak değişmesi gerekecek işçinin boşta geçen süresini artıracaktır. Ayrıca bu işlemler (ağaca ve merdivene çıkma-inme, merdiven taşıma, elinde sepet taşıma) işçiye ek bir enerji harcatıp yorgunluğa neden olmaktadır

Klasik hasat yöntemlerinde, meyveler önce küçük sepetlere toplanır, ardından dolan sepetler ya büyük bir sandığa boşaltılıp farklı işçiler tarafından bir merkeze götürülür ya da birkaç sepet toplandıktan sonra bu sepetleri toplayan işçiler tarafından bir merkeze götürülür. İlk durumda fazladan işçi kullanımı, ikinci durumda ise aşırı bir zaman kaybı söz konusudur. Hasat edilen meyvenin cinsine bağlı olarak, her aktarmada meyve kalitesinde bozulmalar meydana gelebilir ve maddi kayıplara neden olur.

Bir hasat platformu yardımı ile aşağıda sıralanan yararlar sağlanabilir:

• Yüksek dallardaki meyvelerin hasat işlemleri zorlanmadan ve geniş bir çalışma alanı içerisinde güvenli bir şekilde yapılarak meyve kalitesi korunabilir,

• Hasat edilen meyvelerin platform ile birlikte taşınılabilmesi ile merkez toplama noktasına çok seferde az miktarda ürün yerine bir defada çok miktarda ürün geleceğinden işçililerin boşa geçen zamanı kısalabilir,

• İşçiler yüksek noktalara ellerinde sepetlerle çıkmak zorunda kalmayacaklarından işçiler daha az yorulurlar,

• Fiziksel zorlanmaların azaltılması ve iş veriminin artırılması sağlanabilir, traktörün işletme maliyeti düşürülebilir.

Bu çalışmanın amacı, küçük ve orta ölçekli meyve üreticisine hitap eden, traktöre kolaylıkla bağlanıp sökülebilen, traktör hidrolik güç çıkışı ile çalıştırılabilen, sert çekirdekli (şeftali, erik, nektarin, kayısı vb) ve yumuşak çekirdekli (elma, armut, vb) meyvelerin hasadı için kullanılacak bir meyve hasat platformunun tasarımını ve yapımını gerçekleştirmektir.

1.3. Meyve Hasadı

Meyve hasadı geniş anlamda meyvelerin daldan herhangi bir şekilde ayrılması, toplanması, taşınması, temizlenmesi, sınıflandırılması ve saklanmasıdır. Taze tüketim ve fabrikasyon için meyve hasadı, meyvelerin zedelenebilirlik derecesine göre, farklı hasat

(14)

hasat ve bazı alet yardımları kullanılıp, dar sıra ve bodur anaç, üretimi yapılırken, fabrikasyon amacıyla hasat için yüksek boylu ağaçlarda, makine kullanılmaktadır. El ile hasat iri meyveli ağaçlar ile küçük meyveli ağaçlar ve yüksekliğe göre farklılık göstermekte ve bu değer 1000-450 iş gücü saat/ha arasında insan iş gücü gerektirmektedir (Tunçer ve Özgüven, 1989). Bu değerler % 40-65 üretim maliyetine eşdeğer olmaktadır.

Hasadın mekanize edilebilirliğini etkileyen faktörler:

• Çok fazla sayıda çeşit olması,

• Farklı plantaj ve şekil budaması yöntemleri

• Meyvelerin termik-mekanik dayanım azlığı,

• Çok yıllık bitki oluşu,

• Eşzamansız olgunlaşma ve

• Makinelerin ilk satın alma bedelinin yüksek oluşudur (Tunçer ve Özgüven, 1989).

1.2.1. Hasat Yöntemleri

Hasat yöntemleri nitelik ve ekonomik beklentilere göre değişmektedir. Sofralık ve fabrikasyon amacıyla olmak üzere iki yöntemle meyve hasadı gerçekleştirilmektedir.

Sofralık Meyve Hasadı

Teknik-ekonomik verileriyle birlikte günümüz hasat yöntemleri Çizelge 1.2'de ve gelecekteki teknik çözümler Çizelge 1.3’de görülmektedir.

El ile hasatta meyveler tek, tek toplanmakta ve saklanmaktadır. Bazı aletler yardımıyla iş verimini yükseltmek çok kısıtlıdır. Çünkü meyvenin toplanması toplam zamanın % 40-50'sini oluşturmaktadır. Hidrolik kaldırıcı platformlar ile iş verimi % 20 oranında, ağaca asılan torbalar ve boşaltma arabaları ile iş verimi % 15 oranında artırılmaktadır. Durup ilerleyen çalışma bankları (yüksekliği hidrolik olarak ayarlanan) ve bütün bantlar ile iş verimi % 30 oranında artırılmaktadır.

Çizelge 1.2. Sofralık meyve hasadının el ve yardımcı hasat elemanları kullanılarak gerçekleştirilmesinde özellikler (Tunçer ve Özgüven, 1989)

Hasat yöntemleri

Kesikli ilerleme Kesiksiz ilerleme Özellikler

Kullanılan alet

Toplama kızağı Plastik kasalar

Taşıma katarı

Tek kişilik lift Hareketli platform

Toplama arabası Götürücü bant sistemi

Ağaç şekli Çit, bodur Yüksek, bodur Çit, bodur

İş gücü gereksinmesi

(Taşıma hariç) 1 >2 1 >2 >2 5–8 Hasat iş verimi*

(kg/işg. h) ≈130 ≈150 ≈130 ≈130 ≈140 ≈140

(15)

Sofralık meyvelerin makinalı hasadında, meyvenin düşme yüksekliğinin ve düşme hızının azaltılması, ağaçların uygun şekilde budanarak şekillendirilmesi ile meyvenin bir yere çarpmadan serbest düşmesi sağlanmakta, böylece meyvelerin yaralanması azaltılmaktadır (Çizelge 1.3). Meyvenin daldan düşürülmesi dal ve gövde sarsıcıları ile yapılmaktadır. Örneğin; tüm ağaç yapay plastik top ile dolu bir kafes içerisine alınıp, meyve hasadı gerçekleştirilirse ki; meyveler toplarla birlikte aşağıda toplanmaktadır, yaralanmalarda % 10’luk bir azalma sağlanmaktadır. Topların meyveden ayrılması pnömatik taşıma esnasında hava akımı ile yapılmaktadır. Bu yöntemin enerji girdisi ve maliyeti oldukça yüksek değerdedir. Bir diğer yöntemde ise birbirinin üzerine farklı yüksekliklerde toplayıcı yüzeyler koyarsak, meyvenin düşü yüksekliği azaltılmaktadır. Bu yöntem ile meyve zedelenmeleri % 30-35 dolaylarında azaltılmaktadır. Çit şekilli bahçe tesislerinde kendi yürür makinalar oldukça etkin bir şekilde ve meyveleri zedelemeden hasat işini yürütebilmektedir. Oldukça yüksek olan ilk tesis masrafları, makinaların iş veriminin artışıyla karşılanabilmektedir. Örneğin; elmanın dar sıra arası dikiminde (35 t/ha) makina iş verimi (5 t/ha) dolayına erişmektedir.

Çizelge 1.3. Makineli sofralık meyve hasadına ilişkinözellikler (Tunçer ve Özgüven, 1989)

Hasat yöntemleri

Kesikli ilerleme Kesiksiz ilerleme

Özellikler

Kullanılan alet Gövde sarsıcı Tutma kasası Çekilir makine

Gövde sarsıcı Parmaklı tutucu Kendi yürür mak.

Titreşimli sarsıcı Toplama yüzeyi Kendi yürür mak.

Dal sarsıcı 4 tutma yüzeyi Çekilir makine

Darbeli sarsıcı Toplama yüzeyi Kendi yürür mak.

Ağaç şekli Çit, yüksek ve bodur

Çit, yüksek

ve bodur Çit Tatura -V-

Şekil budaması Lincoln - çatı şekli Sarsıcı

Frekans (Hz) Gemlik (mm) Güç (kW)

15-30 5-15 30-70

10-25 10-40 30-70

5-15 10-50 15-30

2-5 50-100

10-25 İşg. Gereksinmesi

(Taşıma hariç) 2 2 1 2 1

Hasat verimi *

(t/İşg. h) 20-25 25-30 30-50 30-40 40-50

Kayıplar (%) ≈10 ≈8 ≈5 ≈3 ≈3

Zedelenme (%) 10-15 30-35 30-35 10-15 5-10

Çit şekilli budanmış bahçelerde hasat işçileri ve doldurma kasaları birlikte taşınmaktadır. Düşü yüksekliği fazla olmayan boşaltıcı bantlar ile meyveler kasalara doldurulmaktadır (Şekil 1.1).

Şekil 1.1. Sık ağaçlandırma için kullanılan, hareketli meyve toplama yürür bant sistemine

(16)

Fabrikasyon Amacıyla Meyve Hasadı

Fabrikasyon için meyveler silkeleme, tutma ve toplama şeklinde makina ile hasat edilmektedir (Çizelge 1.4). Meyvelerin daldan düşürülmesi titreşimli dal ve gövde sarsıcılarıyla sağlanmaktadır. Çok ender olarak sopalı, darbeli silkeleyiciler, su ve hava akımı ile meyveler düşürülmektedir. Sert çekirdekli yumuşak etli (kiraz) meyveler tenteler yardımıyla tutulmakta, ceviz gibi ürünler ise yerden toplanmaktadır. Meyveleri toplama düzenleri (tenteleri), sofralık meyveler için kullanılanlara göre yapısal olarak daha basit düzeneklerdir. Çünkü bu yöntemlerde meyvelerin belirli oranlarda zedelenmelerine izin verilmektedir. Toplama düzenleri olarak katlanabilir tenteler, iki parçalı şemsiye, katlanır şemsiye gibi düzenler, titreşim veya silkme mekanizması ile birlikte, traktöre asılır, çekilir veya kendi yürür makineler şeklinde yapılabilmektedir. Güç gereksinmeleri 70 kW dolayındadır (Tunçer ve Özgüven, 1989).

Çizelge 1.4. Fabrikasyon amaçlı, makineli meyve hasat yöntemleri ve bunlara ilişkin özellikler (Tunçer ve Özgüven, 1989)

Hasat Yöntemleri

Sarsma – dökülen meyvelerin yakalanması Sarsma – bir araya toplama Özellikler

Kesikli ilerleme Kesiksiz ilerleme Kesikli ilerleme Kesiksiz ilerleme

Kullanılan aletler Halat sarsıcı Gergi bezi

Dal-gövde sarsıcı – 2 yakalama çerçevesi

Gövde sarsıcı Titreşimli kanatlı

yak. Çerçevesi

Pervazlı v.

döner silindirli sarsıcı – kanatlı yakalayıcı

Dal – Gövde sarsıcı Toplayıcı alet

Pnöm. – hid.

Kim. – elekt.

Toplayıcı ve ayırıcı alet Ağaç şekilleri Bodur veya

yüksek

Bodur veya

yüksek Bodur Çit Bodur veya

yüksek

Bodur, yüksek veya çit Sarsıcı

Frekans (Hz) Gemlik (mm) Güç (kW)

5 – 10 2 – 100

5 – 15

5 – 20 10 – 50 5 – 30

15 – 3 0

5 – 15 30 – 70

10 – 25 10 – 40 30 – 50

5 – 20 10 – 50 5 – 30

Pnöm (120 kW) Hid. (80 kW) Elek. (10-20 kW)

Kim. Ethrel İş gücü

gereksinmesi 3 2 1 1 2 2

Hasat verimi (Ağaç/h) Kiraz (kg/işg. h) (60 kg/Ağaç) Elma (kg/İşg. h) (200 kg/Ağaç)

8 – 10 160 – 200 530 – 660

50 – 70 1500 – 2100 5000 – 7000

30 – 50 1800 – 3000 6000 – 10000

(Çit) 250 – 300

5000 – 6000 (20 kg/Ağaç)

50 – 70

5000 – 7000

100 – 150

10000 – 15000

1.2.2. Hasat Üzerine Etkili Parametreler

Meyve hasadında mekanizasyon ilkelerinin uygulanabilmesi, öncelikle hasat edilecek olan meyvenin temel biyoteknik özelliklerinin bilinmesi ve makinelerin tasarımında bu özelliklere uyulmasına bağlıdır. Örneğin; koparma için; geometrik ölçüler, kütle, yoğunluk, kopma kuvveti; taşıma sırasında sürtünme ve akış katsayısı gibi değerler önemlidir. Sert çekirdekli meyvelerde, tür ve çeşit özellikleri, verim ve yetiştiricilik teknikleri açısından büyük farklılıklar gözlenmektedir. Örneğin, bunlarda verim birkaç kg' dan 1500 kg' a kadar, 1 ha'daki ağaç sayısı ise 100'den 30 000'e kadar değişebilmektedir.

Bu durum, hasat sistemlerinin tasarımını, imalatını ve standardizasyonunu zorlaştırmaktadır. Günümüz şartlarında yeterli sayılabilecek etkinlikte bir mekanik hasat

(17)

meyve ve ağaçların fiziko-mekanik özellikleri ve hasat sistemlerinin mekanik ve teknolojik özellikleri olarak sıralanabilir.

Meyvelerin mekanik hasadında, meyve ile ilgili olarak; meyvenin dala tutunma kuvveti, fiziksel dayanımı, boyutu, elastisitesi, olgunluk durumu ve değerlendirilme şekli, ağaçla ilgili olarak; dikim yöntemi, budama şekli, sıra arası ve sıra üzeri mesafe, taç şekli, yükseklik, dal sayısı ve uzunluğu, dal yaylanma katsayısı ve kuvvet faz açısı, hasat sistemleriyle ilgili olarak ise; titreşim genliği, frekansı, sarsma süresi, güç tüketimi ve iş başarısı gibi faktörler hasat sistemlerinin tasarımında önemli olmaktadır (Gezer, 2005).

Yetiştiricilik Özellikleri

Türkiye'de, sert çekirdekli meyvelerin mekanik hasadıyla ilgili olarak en temel problemlerden biri, bahçe plantasyonu ve ağaç morfolojisinin mekanik hasat dikkate alınmadan oluşturulmuş olmasıdır. Bu durum, hasat sistemlerinin etkin bir şekilde çalışmasını oldukça zorlaştırmaktadır. Bu yüzden, ancak mekanik hasada uygun hale getirilmiş bahçelerde yapılacak çalışmalar, makineli hasadın gerçek performansını ve etkinliğini ortaya koyacaktır (Gezer, 2005).

Ülkemizde yaygın olarak yetiştirilen bazı meyve türlerine ait dikim aralıkları Çizelge 1.5’de verilmiştir.

Çizelge 1.5. Bazı meyve türleri için dikim aralığı (Özbek, 1975; Gezer, 2005).

Meyve türü Ağaç şekli Dikim aralığı (metre)

Elma Yarı bodur 3-5

Elma Kuvvetli (Çöğür anacı) 6-12

Şeftali Kuvvetli (Çöğür anacı) 5-6

Kiraz Yarı bodur 3-5

Kiraz Kuvvetli (Çöğür anacı) 6-8

Armut Yarı bodur 5-7

Armut Kuvvetli (Çöğür anacı) 7-12

Kayısı Kuvvetli (Çöğür anacı) 10

Erik Yarı bodur 4-6

Erik Kuvvetli (Çöğür anacı) 5-8

1.4. Tasarım

1.4.1. Mühendislik Tasarımı

Tasarım, genel olarak ihtiyaçtan doğan bir nesnenin planlanması ve planlanan bu düşüncenin bir belge üzerine aktarılmasıdır. Mühendislik tasarımı, herhangi teknik bir sistemin ödevinin kesin olarak belirtilmesi, uygulanacak fiziksel prensiplerin saptanması, bu prensipleri sağlayan elemanların seçimi, montajı ve parça resimlerinin hazırlanmasına kadar geçen bütün faaliyetleri kapsamaktadır.

Mühendislikte tasarım iki aşamalı bir faaliyet olarak gerçekleşir. Birincisi; ödevin belirlenmesi ve uygulanacak fiziksel prensiplerin saptanması, yani teorik modelin kurulması aşamasıdır. İkincisi ise, fiziksel prensibe göre elemanların seçimi, boyutlandırılması, montaj ve parça resimlerinin hazırlanması, yani teorik modelin

(18)

adı verilen bilim dalını, ikinci aşaması ise “Makina Elemanları” bilim dalını ilgilendirmektedir (Cürgül ve ark., 2002).

Tasarımcılık yetenek işi olarak görülmesine karşın, özellikle mühendislik tasarımında sadece yetenek yeterli olmayacaktır. Tasarımcının yetenek dışında, çok iyi bir şekilde malzeme bilgisi, teknik resim bilgisi, mukavemet bilgisi, üretim prosesi bilgisi, ekonomi ve fiyat bilgisinin yanı sıra kısa sürede ve doğru karar verecek yapıda olması gerekmektedir. Yine tasarım yapılırken tasarımın şekillendirilmesi ile belirli kurallar ve istekler doğrultusunda gelişecektir. Sınırlandırılmış bütçe içerisinde en mükemmel tasarım gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Tabi ki sadece tasarım satın alma açısından değil, tasarımın kullanımı açısından da ekonomik olmalıdır. Yani genel anlamda maliyeti oluşturan etmenler olarak sıralanacak, üretim, bakım ve işletme maliyetleri toplamda ekonomik sınırlar içerisinde olmalıdır.

Tasarım ürünü doğru ve bakımlı kullanımla uzun süre kullanılabilmelidir. Bir başka deyişle, sınırları içerisinde kullanılan tasarım ürünü yaşam süresi uzun olmalıdır. Ürün mukavemet kuralları dikkate alınarak tasarlanmalıdır. Yani yükün uygulanma yönü ve biçimi, bağlantılar, kullanılan malzemelerin şekilleri ve üründe gelebilecek gerilmeler düşünüldüğünde tasarlanan malzemenin mukavemet sınırı en yüksek değerde olması sağlanmalıdır.

Tasarım geliştirilirken tasarımcı için gerekli olacak en önemli özelliklerden biri de tasarımcının planlı ve düzenli bir çalışma yapabilmesidir. Yani tüm tasarım aşamaları belirli bir plan ve düzen içerisinde yürütülmelidir. Tasarımı gerektiren ihtiyacı bir problem, tasarımı ise bir ödev olarak tanımladığımıza göre, probleme ait bir algoritmanın geliştirilmesi en doğru yaklaşım olacaktır. Bu algoritma sistematik olarak her problemde aynı olmakla birlikte, karşılaşılacak her probleme ait kendine has içerik ve çözümleri kapsamalıdır.

Tasarım ödevi yerine getirilirken oluşturulacak algoritma (Şekil 1.2) şu adımları içermelidir:

1. Problemin tanımlanması 2. Ödevin oluşturulması 3. Ödevin biçimlendirilmesi 4. Ödevin geliştirilmesi 5. Üretim

(19)

Şekil 1.2. Tasarımda bilgi toplama aşamaları 1.3.1.1. Problemin Tanımlanması

Başlangıçta da belirtildiği gibi tasarım bir ihtiyaçtan doğuyorsa ve bu ihtiyaç bir problem olarak tanımlanıyorsa, öncelikli olarak bu ihtiyacın çok iyi belirlenmesi gerekir.

Yani problemin çok net ve detaylı bir şekilde ortaya konulması gerekir. Her yönüyle düşünüp, yapılması istenilen işte gereksinim duyulacak ihtiyaçlar, sıralanmalı ve ne yapılmak istediği net bir şekilde ortaya konulmalıdır.

Problemin tanımlanması, tasarımın geliştirilmesi için önemli bir aşamadır. Çünkü ne istenildiği ortaya net bir şeklide konulamazsa çözümün de başarılı olma şansı zorlaşacaktır. Daha doğrusu ihtiyaca cevap veremeyecektir. Bu nedenle iyi bir tasarımın başlangıç noktası olarak problemin iyi tanımlanması gerekir.

(20)

1.3.1.2. Ödevin Oluşturulması

İhtiyaç belirlenip problem tanımlandıktan sonra iş artık ödevin oluşturulmasına gelmektedir. Yani öncelikli olarak, tasarlanan eleman ya da mekanizma taslak haline getirilmelidir. Bu aşamada oluşturulacak taslak ödevi yani tasarımı kabaca ortaya koyabilmelidir. Tasarım hakkında bilgiler içermelidir. Kapsamlı olmamakla beraber tasarımı ortaya koyma aşaması olarak da adlandırılabilir.

1.3.1.3. Ödevin Biçimlendirilmesi

Kabaca ortaya konulan tasarım, artık malzeme, sistematik, kinematik ve konstrüksiyon bakımından detaylandırılmalıdır. İşte bu aşamada yapılacak işlemler de, yukarıda belirtilen konuları içermelidir.

Öncelikli olarak tasarımda kullanılacak malzemeye, elemanlara ve sistemlere karar verilmelidir. İyi bir malzeme seçiminin ardından, elemanlar belirlendikten sonra her bir elemanın parça resimleri ile tasarımın montaj resmi çizilmelidir. Ayrıca gerek duyulması durumunda detay resimlerinin de oluşturulması gerekir. Sistemde ihtiyaç duyulacak hesaplamalar yapılmalıdır.

Burada dikkat edilmesi gereken konulardan biri de şudur: Bu aşamada karar verilen sitemler ve yapılan hesaplamalar, hem kinematik kurallarına hem bilimsel ilkelere aykırı olmamalıdır.

Bütün bu prensipler ve ilkelere bağlı olarak elde edilecek tasarım özelliklerine göre fizibilite (yapılabilirlik) araştırması yapılmalıdır. Tasarımın hem ekonomik hem de teknolojik fizibilitesi yapılmalıdır.

1.3.1.4. Ödevin Geliştirilmesi

Oluşturulan tasarım ile ilgili yapılabilecek son değişiklik ya da düzenlemeler uygulanabilir. Ayrıca farklı alternatiflerin geliştirilmesi ve tasarımın en uygun şekilde sonuçlandırılması aşamasıdır.

1.3.1.5. Üretim

Sonuçlandırılan tasarım, tasarımcının üretim prosesi bilgisi doğrultusunda karar vereceği üretim yöntemleri ile üretim gerçekleştirilir. Üretim esnasında tasarımcı üretime direkt müdahale edecek bir pozisyonda değildir. Bu nedenle tasarımcı, bu aşamaya kadar gerçekleştireceği bütün adımlarda, mekanik, malzeme, mukavemet, teknik resim vb.

bilgilerini iyi kullanmalı ve mümkün olan en eksiksiz tasarımı oluşturmaya çalışmalıdır.

1.4.2. Tasarımda Bilgi Toplama

Tasarımcıda bulunması gereken en önemli özelliklerden biri de gözlem yapabilme yeteneğidir. Bilgi toplama aşaması, tasarımcının gözlemlerine dayanarak ihtiyacı

(21)

incelemeler ve sorgulama şeklinde gerçekleştirilebilir. Yani problem ortaya konulduktan sonra, tasarıma yönelik literatür taraması gerçekleştirilir, tasarıma yönelik farklı sistem ve çözümler üzerinde incelemeler yapılır. Özetle ortaya konulacak tasarıma yönelik bir sorgulama yapılarak bu tasarımın ihtiyaca ne kadar cevap vereceği belirlenmeye çalışılır.

Bilgi toplamada önemli adımlardan biri de daha önce yapılmış çalışmaların incelenmesidir. Daha önce yapılan bu çalışmaların tasarlanan sistemle aynı olması gerekmez. Eğer benzer bir çalışma daha önce yapılmış ise bu çalışmanın incelenmesi sonucunda sistemin bütünü hakkında bilgi sahibi olunması sağlanır. Daha önce yapılmış çalışmalarda dikkat edilmesi gerek özelliklerden biride, incelenecek sistemin tasarlanan sistemle bire bir uyuşması beklenmemelidir. Yani incelecek çalışmalar araştırılırken sadece tasarlanan sisteme benzerlik aranmamalıdır. İncelenecek farklı sistemler içerisinde tasarıma uygun veya tasarımda kullanılması düşünülen mekanizmalar var ise bu mekanizmaların irdelenmesi ve bu mekanizmalardan faydalanılması da bilgi toplama bakımından önemli olacaktır.

Tasarımcı aynı zamanda sorgulayan bir yapıya sahip olmalıdır. Tasarımcı tasarımın her aşamasında tasarımın gelişimini sağlayacak yenilikler için tasarımını sürekli sorgulamalıdır. Ancak bu şekildeki bir işlemden sonra tasarım her geçen sürede daha iyi bir düzeye gelecektir.

1.4.3. Tasarımın Özelikleri

Tasarımcı, incelemelerinden, gözlemlerinden ve karşılaştığı aksaklardan yola çıkarak tasarım yapma işine başlar. Tasarımını geliştirirken yapmak istediklerini en iyi şekilde ortaya koyup en iyi sonuca ulaşmaya çalışır. Ancak tasarım esnasında karşılaşacağı birçok kısıtlama nedeniyle istediği düşündüklerini her zaman sistemine aktarması mümkün olmayabilir. Bu kısıtlamalar;

a) Bilinen ilkelere aykırı bir tasarım yapılmamalıdır.

b) Tasarım toplumun kültür düzeyine uygun olmalıdır. Toplumun din, gelenek, görenek örf ve adetlerine aykırı olmamalıdır.

c) Kulanım kolaylığı açısından ergonomik olmalıdır.

d) Ülkeler tarafından belirlenen standartlara uygun olmalıdır.

Tasarımcıyı birçok yönden engelleyen kısıtlamaların bir kısmı esnek ve seçime bağlı iken bir kısmı ise zorunludur. Bu kısıtlamalar tasarımcı, üretici, tüketici ve yasa koyucu için farklı anlamlar ve istekleri ortaya koymaktadır (Şekil 1.3).

Şekil 1.3’de görüldüğü gibi tasarımcı, üretici, tüketici ve yasa koyucu açısından belirli kısıtlamalar olacaktır. Bunları bir kısmı esnek-seçime bağlı olabileceği gibi bir kısmı ise değiştirilemez kuralları içerecektir. Bu noktada tasarımcı esnek bölgelerde daha rahat hareket edebilmektedir. Yani, tüketicinin ilgisini çekebilmek veya daha başarılı tasarımlar yapabilmek için esnek bölge olarak tanımlayacağımız konularda daha geniş bir uygulama alanı bulabilecektir. Ancak rijit bölge olarak tanımlanan konularda tasarımcının çok fazla farklılık yapma şansı olmayacaktır. Bu da tasarımcı açısından istenmeyen bir durumdur.

(22)

Şekil 1.3. Tasarım kısıtlamalarını belirleyenler ve temel kısıtlamalar (Bayazıt, 1994) 1.4.4. Ürün Yaşam Döngüsü

Endüstriyel ürünler tasarlanmasından üretilmesine kadar birçok aşamalardan geçerler. Tasarımcı ya da üretici sadece ürünün oluşum aşamasını düşünmekle kalmayıp, aynı zamanda tasarlanan ürünün, üretimden sonra tüketiciye ulaşmasını, tüketicinin kullanımı aşamasında karşılaşabileceği durumları ve çözümlerini, teknik servis koşullarını, ürünün kullanımdan sonra atıl hale gelmesiyle bu atıl ürünü tekrar hammadde veya hurda olarak değerlendirilme aşamalarını da düşünmek ve planlamak durumundadır. Yani tüketiciden çıkan atıl durumdaki ürün de tasarımcı ya da üretici açısından değerlendirilmesi ve planlanması gereken bir konudur. Tasarımcı özellikle hurda haline gelmiş ürünü, kullanılabilir hurda ve kullanılamaz hurda şeklinde ayrıştırıp kullanılabilir hurdayı tekrar hammadde haline getirilebilmesini de düşünmelidir.

Bu bakımdan ürün yaşam döngüsü ile ilgili şöyle bir tanım yapılabilir.

Hammaddeden atılana ya da geri dönüp tekrar üretime dahil edilene kadar bir ürünün geçirdiği aşamalara “Ürün Yaşam Döngüsü” denir (Bayazıt, 1994). Özellikle günümüzde çevre kirliliği açısından da düşünüldüğünde geri dönüşümün bir mecburiyet olduğu görülmektedir. Bu nedenle tasarımcı sadece üretmekle değil aynı zamanda bu yaşam döngüsünü planlamakla da yükümlü olmaktadır.

1.3.5. Malzeme Seçimi

Mühendislik tasarımında önemli konulardan biri de uygun malzeme seçimidir.

Daha önce tasarım tanımında da bahsedildiği gibi, mühendislik tasarımı sadece yetenek işi değil aynı zamanda bilgi ve tecrübe işidir. Yalnızca şekilsel tasarımlar yeterli olmamaktadır. Oluşturulan çizimlere hayat verecek elemanların iyi belirlenmesi ve uygulanması gerekmektedir.

Oluşturulacak tasarımda malzeme seçimi de önemli bir yer tutmaktadır. Tasarımın rijit

zorunlu esnek seçime bağlı

estetik biçim

ekonomi teknoloji

tasarım kısıtlamaları sağlamlık

yararlılık

sağlamlık kalite

tasarımcı

üretici

tüketici

yasa koyucu

(23)

ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Mustafa ÜÇGÜL

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR

Kadayıfçılar (1969), traktör mekaniği açısından önemli özellikleri açıklamıştır.

Traktörlere ait başlıca ölçüleri belirlemiş ve traktöre etki eden kuvvetleri dikkate alarak aks yüklerinin ve stabilite sınırlarının belirlenmesini açıklamıştır. Traktörlere uygulanan yükleme ve taşıma düzenlerini ayrıca ele almıştır. Yüksek hızlarda kısa dönüşler yapılması durumunda ilerleme hızı, tutunma katsayısı ve dönme dairesi yarıçapı arasındaki ilişkileri ve emniyetli dönüş için gerekli koşulları belirlemiştir.

Sullivan (1975), hidrolik akışkan gücünün tek etkili doğrusal sistemlere uygulama ilkelerini açıklamıştır. Hidrolik devre tasarımında incelenmesi gereken parametreleri belirlemiş, güç gereksinimini ve hidrolik verimliliği incelemiştir.

Berlage ve Langmo (1976), 1970 li yıllarda geliştirilen ve elma, narenciye ve üzüm hasadı için geliştirilen OTR (Over-The-Row Continuous Tee-Crop Harvester) adı verilen sıralar arasında sürekli hareketli meyve hasat yapabilen makinayı elma hasadı için kullanmışlardır. Bu makinanın elma hasadındaki iş başarısı 0.57 min/ağaç olarak bulunmuştur.

Erdoğan (1976), tarım traktörlerine önyükleyici uygulamasında değişik koşullarda çalışma özelliklerini belirlemiştir. Eğimli koşullarda stabilite açılarını belirlemiş, traktörün ağırlık merkezinin yerden yüksekliğine bağlı olarak kritik dönme hızlarının hesabını açıklamıştır.

Coppok (1976), bir silkeleyici ve tutma platformu imal ederek trunçgil hasadı gerçekleştirmiştir. Çalışmanın sonucunda %98.3 hasat yüzdesi elde edilmiştir.

Silkeleyicinin hasat verimi ise 16.2 ağaç/h olarak bulunmuştur.

Coppock ve Brown (1978), hava püskürtmeli bir sistemle (hava jetleri) yaptıkları bir çalışmada %95 düşürme ve 70-120 ağaç /h gibi oldukça yüksek bir iş başarısı elde etmişlerdir. Hava jetleri ile hasatta, hava, mekanik hareketli deflektörler ile 1-1.3 Hz çalışma frekansıyla ağacın değişik yerlerine, makine hareket halinde iken 65 m/s gibi yüksek bir hızla püskürtülmüştür.

Zocca ve ark. (1978), tam otomatik bir meyve hasat makinasını projeleyip imal ederek makinanın teknik özelliklerini ve performans değerlerinin tespit etmişlerdir.

Silkeleme, toplama ve depolama işlemlerini aynı anda yapan bu makina, elektromekanik tahrikli PLC kontrol merkezine gelen bilgileri değerlendiren ultrasonik, magnetik ve mekanik özellikli bir sensöre sahiptir. Gövde ayarlaması da dahil tüm hasat çalışmaları, elektronik, hidrolik ve pnömatik sistemlerle gerçekleştirilmektedir. Saatte seksenden den fazla ağacı hasat edebileceği tarla testleri sonucu anlaşılan bu makinanın çalıştırılabilmesi için sadece bir personele ihtiyaç vardır.

Özcan (1982), hidrolik akışkan gücü, devre elemanları ve hidrolik devre tasarımı konularında bilgiler ve örnek hesaplamalar vermiştir.

(24)

Babalık (1983), vidalar, dişliler, yaylar, kavramalar, yağlamalı yataklar, rulmanlar, kamlar, kamalar, kaynaklı birleştirme, tölerasnlar…ve diğer makine elemanları hesaplamalarını açıklamış ve konstrüksiyon örnekleri üzerinde durmuştur.

Shigley (1986), makine tasarımında çatlak, darbe ve yorulma dayanımları ile ilgili bilgiler vermiş, ayrıca; yay, dişli, cıvata- somun, kaynak, yağlamalı yataklar, rulmanlar, kayış-kasnak sistemleri, zincirler, kavrama sistemleri gibi makine elemanları konusunda bilgiler vererek örnek hesaplamalar yapmıştır.

Andor ve ark. (1987), Macaristan’da, sert çekirdekli meyvelerin hasadıyla ilgili bir araştırma yapmışlardır. Bu araştırmada, vişne, kayısı ve eriğin mekanik hasadında kullanılan Schauman Combiner ve E-842 tipi hasat makinaları ile kendi yürü Kilby hasat makinası mukayese edilerek teknik detayları karşılaştırılmıştır.

Esposito (1988), güç hidroliğinde enerji ve güç, iletim sistemi, hidrolik alıcılar ve kontrol elemanları konularını ayrı ayrı incelemiş, hidrolik devre tasarımı, analizi ve yorumlanması konuları hakkında bilgiler vermiştir.

Sansavani ve Costa (1988), Bologna Üniversitesi tarafından dizayn edilen kendi yürür tam otomatik bir gövde sarsıcıyı kayısı hasadında kullanmışlardır. 50 m2 lik bir tutma alanına sahip olan bu silkeleyicinin iş başarısı, yetişkin ağaçlarda 30 ağaç/h, genç ağaçlarda ise 50-100 ağaç/h olarak bulunmuştur. Aynı makine ile mekanik kayısı hasadındaki hasat etkinliğini % 84.3 olarak belirlenmiştir.

Fankhauser ve Schiess (1989), tarım traktörlerine çatallı yükleyici ve arka yükleyici uygulamışlardır. Uygulamada 600-2200 kg kapasiteli yükleyiciler bulunduğunu, pratik çalışma için en az 200 kg ön ağırlığa gerek olduğunu, böylece dümenleme yeteneğinin de arttığını belirtmişlerdir. Ayrıca, 45 kW gücündeki bir traktörü ön ağırlıklarla donatmanın, ön yüksüz daha büyük güçlü bir traktör kullanmaktan daha uygun olacağını ifade etmişlerdir. İndirme süresinin en az 10 saniye ve gidiş-geliş sürelerinin eşit olmasını önermişlerdir.

Tuncer ve Özgüven (1989), meyve hasat yöntemleri; elle, yarı mekanize ve tam mekanize hasat makinaları hakkında bilgiler vererek, bu makinaları kendi aralarında karşılaştırmıştır. Ayrıca dünyada ülkemizde meyve hasat yönteminde kullanılan makinaları tanıtarak bu makinaların olumlu ve olumsuz yönleri hakkında bilgiler vermiştir. Ayrıca Ülkemizde mevcut meyve hasat mekanizasyonunun durumu hakkında bilgiler vermiştir.

O’Brien ve ark.(1993), bazı sert çekirdekli ağaç meyvelerin mekanik hasadında frekans ve genlik ile hasat etkinliği arasındaki ilişkileri belirlemişlerdir.

Ülger ve ark. (1994), endüstriyel hidrolik hakkında temel bilgiler vererek, pompalar, yağlar, pistonlar, valfler, bağlatı ve sızdırmazlık elemanları… vb. hidrolik devre elemanlarını tanıtmışlar ayrıca hidrolik devre çeşitleri ve hidroliğin tarım makinelerinde uygulamaları, konularında bilgi vermişlerdir.

(25)

Martin (1995), hidrolik devre elemanlarının ve hidrolik sistemlerin tasarımı konularını ayrıntıları ile ele almış, örnek hidrolik bir sistemin tasarımı, devre elemanlarının seçimi, boyutlandırılması gibi konularla ilgili örnekler vermiştir.

Liljedahl ve ark. (1996), traktör statik denge analizi, uzunlamasına denge ve sabit hızla ilerleme koşullarında yanal stabilite koşullarını da içermek üzere traktör mekaniğini değişik boyutlarıyla açıklamıştır.

Ülger ve ark. (1996), Marmara bölgesinde zeytin üretiminde mevcut mekanizasyon durumu ve sorunlarını inceledikleri çalışmada, bölgede zeytin hasadının erkek ve kadın işçiler tarafından yapıldığı makine ile hasada rastlanmadığını belirtmişlerdir.

Gezer (1997), kablolu ve eksantirik dal silkeleyiciler ile bir çift kanatlı tutma platformu kullanarak iki farklı çeşit kayısı için etkili hasat parametrelerini araştırmıştır.

Kablolu silkeleyiciyle %98.9, eksantirik silkeleyici ile %99.6’ ya kadar düşürme gerçekleştirmiştir. Ayrıca tutma platformu kullanmanın, toprak zemine düşürmeye göre zedelemeyi %78 oranında azalttığını bildirmiştir. Kablolu silkeleyiciyle etkili kayısı hasadı için 50 mm genlik, 8 Hz frekans değerini önerirken, eksantirik silkeleyici için 40 mm genlik ve 15 Hz frekans değerlerini önermiştir.

Sprinka ve Gavrilov (1997), fındığın mekanik hasadıyla ilgili olarak mekanik ve pnömatik ilkelerle çalışan bir hasat makinasının tasarım ve imalatını gerçekleştirmişler.

Rusya’da fındıkların makinalı hasadı ile ilgili yaptıkları bir çalışmada iş gücü ihtiyacının elle hasada göre %80 oranında azaldığı belirlemişlerdir

Topuz ve Uçucu (1997), Ege bölgesinde yaptıkları bir çalışmada bölgede zeytin tarımında, meyvelerin biyolojik devresinin sürekliliğini bozan periyodisiteyi teşvik eden, sırıklamak suretiyle hasadın hala yaygın bir şekilde devam ettiği bildirilmiştir.

Kabayashi ve ark. (1998), robotlu bir sistemle elma ve domates hasadı gerçekleştirmiştir. Sistem mafsallı bir kol ve elinde bir kamera bulunan bir robottan oluşmaktadır.

Akçalı (1998/a), makine parçalarının statik ve dinamik tasarım esasları hakkında bilgiler vererek eğilme ve burulma gerilmeleri, süperpozisyon ilkesi, bileşik gerilmeler, ısıl gerilmeler, şekil değiştirme, Castigliana teoremi, burkulma, makine elemanlarının dayanımları hakkında bilgiler verip uygulamaları ilişkin örnek hesaplamalar yapmıştır.

Akçalı (1998/b), mekanizmaların tanıtılması, kinematik kavramlar, ani dönme merkezi, hız analizi, ivme analizi, hareket eğrileri, dişliler ve dişli dizileri analizi ve uygulamaları hakkında pratik ve teorik bilgiler vermiştir.

Akçalı (1998/c), pratikte en çok kullanılan makine bağlantı elemanı olan vidaların ve yayların pratik ve teorik hesaplama yöntemleri açıklanmıştır. Konularla ilgili tasarım örnekleri vermiştir.

(26)

Polat (1999), yaptığı bir çalışmada Türkiye’ de Güneydoğu Anadolu Bölgesinde yoğun olarak yetiştiriciliği yapılan Antep fıstığının mekanik yolla hasat imkanlarını araştırmıştır. Eksantrik silkeleyici, pnömatik silkeleyici ve motorlu el silkeleyicinin kullanıldığı çalışmada %85-100 oranında hasat gerçekleştirilmiştir. Bu sonuçlar, Türkiye’de Antep fıstığının mekanik hasadının mümkün ve uygulanabilir olduğunu göstermektedir.

Yazıcıoğlu (1999), fleksibıl makine elemanlarının tasarım ve imalat yöntemleri hakkında bilgiler vermiş, ayrıca temel mukavemet ve tasarım konuları hakkında örnek alıştırmalar ve uygulamaya yönelik teorik ve pratik hesaplamalar yapmıştır.

Gezer (2001), mekanik hasat konusu hakkında bilgi verilerek dünyada ve ülkemizde mekanik meyve hasadının durumu ve dünyadaki yeni teknolojik gelişmeler hakkında bilgiler vermiştir.

Söyler ve Özcan (2003), turunçgil hasadının teknik ve ekonomik başarısının belirlenmesine ilişkin çalışmalar yapmış, elle hasat yönteminin uygulanması, bu hasat yönteminde işçilerin organizasyonu ve ürün kalitesi ve iş başarısı üzerindeki etkilerini araştırmış ayrıca hasat ekipleri ve aletleri konularını incelemiştir.

Söyler ve Özcan (2004), turunçgil hasadında kullanılan yöntemler hakkında bilgiler vermiş, trunçgil hasadında kullanılan toplama robotu, bölgesel ağaç tacı sarsma ve yakalama sistemi (Mongoose), ağaç tacı çekme ve yakalama sistemi (crunkelton), havalı hasat makinası, gövde sarsıcı sistemler, kesintisiz hareketli ağaç tacı sarsma ve yakalama sistemleri tanıtmış ve kullanılan alet ekipmanlar ayrıntıları ile ele almışlardır.

Gezer (2005), kayısıcılıkta traktör kullanımı, dikim mekanizasyonu, toprak işlemede mekanizasyon, sulama, gübreleme, bitki koruma, bakım ve budama ve kayısı hasadında kullanılan makinalar hakkında bilgiler vermiş, ayrıca kayısının yıkama ve sınıflandırma işlemlerinin mekanizasyonu, meyve suyu ve pulpu üretimi, konserve üretim tesisleri, ekstrüzyon mamulleri üretimi, kükürtleme ve kurutma mekanizasyonu, çekirdek çıkarma işlemlerinde mekanizasyon, kuru kayısı işleme tesisleri ile kayısı çekirdeği işleme tesisleri gibi konular hakkında bilgiler vermiştir.

(27)

MATERYAL VE METOD Mustafa ÜÇGÜL

3. MATERYAL VE METOT

3.1. Materyal

Bu çalışmanın ana materyalini, ülkemizde yaygın kullanılan, küçük ve orta güçlü traktörlere bağlanacak bir meyve hasat platformu oluşturmaktadır. Platform, traktör tarafından çekilen, tekerlekli bir kasa üzerine monte edilmiştir. Platforma çıkan işçinin, yüksek dallardaki meyvelere ulaşmak için, platformu ve meyve kasalarını kaldırıp- indirmesi ve iki yana ağaca yaklaşıp uzaklaşmayı sağlayan yan kanatların içeri-dışarı açıp- kapaması hidrolik bir sistem ile yapılmıştır. Platformun hidrolik güç ihtiyacı traktör hidrolik düzeninden sağlanmaktadır. Çalışma koşullarına göre platform 4 m genişliğe ve 1.85 m yüksekliğe kadar ayarlanabilmektedir. İşçiler meyveleri toplamak için ellerini kaldırdığında yaklaşık 2160 mm mesafeye ulaşırlar. Bu durumda tasarlanan bu platformla 4 m yüksekliğe kadar olan meyveler hasat edilebilecektir. Meyve hasat platformunun bazı teknik ölçüleri ve üç boyutlu görünüşü Çizelge 3.1 ve Şekil 3.1’de verilmiştir.

Çizelge 3.1. Prototip meyve hasat platformunun bazı temel boyutları

Toplam genişlik (mm) 2100

Toplam uzunluk (mm) 2850

Kapalı halde yerden yükseklik (mm) 850

Toplam kütle (kg) 475

(28)

MATERYAL VE METOD Mustafa ÜÇGÜL

Hasat sırasında meydana gelebilecek kazalara karşı hasat işlemini gerçekleştirecek tarım işçilerinin güvenliğini sağlamak için platformun üst tablasının üzerine korkuluk düzeni yerleştirilmiştir. Kaldırma ve indirme sisteminin güç gereksinimini karşılamak için traktör hidrolik sisteminden yararlanılmıştır. Bu nedenle, hasat platformunun çeki düzeni, hidrolik iletim sistemi, kontrol valfleri, hidrolik silindirler (platform kaldırma ve yana açılma işlemleri için) ve hareket sistemi araştırmanın diğer materyallerini oluşturmaktadır.

3.2. Metot

Platform elemanlarının tasarımı, tasarımda kullanılan eşitlikler, teknik resim çizimleri ve güç gereksiniminin belirlenmesi başlıklar altında aşağıda açıklanmıştır.

3.2.1. Üst tabla tasarımı

Belirlenen 280 kg taşıma ve kaldırma kapasitesine göre platform üst tablasının mekanizması, konstrüksiyonu, sisteme etkiyen kuvvetler, parçaların boyutlandırılması, mukavemet hesapları yapılmıştır.

Sisteme etkiyen kuvvetlerin bulunmasında Eşitlik 1 (Babalık, 1983), Eşitlik 2, Eşitlik 3 ve Eşitlik 4 (Akçalı, 1998/a), boyutlandırma ve mukavemet hesapları için Eşitlik 6 ve Eşitlik 8 (Akçalı, 1998/a) kullanılmıştır.

3.2.2. Kızak sistemi tasarımı

Platformun sağa-sola açılmasını hareketini sağlayan mekanik aksamın tasarımı, mekanizması, konstrüksiyonu, sisteme etkiyen kuvvetler, parçaların boyutlandırılması, mukavemet hesapları ile kullanılan makine elemanlarının tasarımları yapılmıştır.

Sisteme etkiyen kuvvetlerin bulunmasında Eşitlik 1 (Babalık, 1983), Eşitlik 2, Eşitlik 3, Eşitlik 4 (Akçalı, 1998/a) ve Eşitlik 10 (Liljedahl ve ark., 1996), boyutlandırma ve mukavemet hesapları için Eşitlik 5, Eşitlik 6, Eşitlik 7, Eşitlik 8 ve Eşitlik 11 (Akçalı, 1998/a), makine elemanı tasarımları için Eşitlik 8, Eşitlik 9, Eşitlik 11, Eşitlik 14, Eşitlik 15, Eşitlik 16, Eşitlik 17, Eşitlik 18 (Shigley, 1986) kullanılmıştır.

3.2.3. Makas sistemi tasarımı

Üst tabla ve kızakları platform yukarıya kaldırıldığında taşıyacak olan makasların ve bu makasların üst tabla ve alt tablaya bağlantısında kullanılacak olan mekanik aksamın tasarımı, mekanizması, konstrüksiyonu, sisteme etkiyen kuvvetler, parçaların boyutlandırılması, mukavemet hesapları ile kullanılan makine elemanlarının tasarımları yapılmıştır.

Sisteme etkiyen kuvvetlerin bulunmasında Eşitlik 1 (Babalık, 1983), Eşitlik 2, Eşitlik 3 ve Eşitlik 4 (Akçalı, 1998/a), boyutlandırma ve mukavemet hesapları için Eşitlik 5, Eşitlik 6, Eşitlik 7, Eşitlik 8, Eşitlik 11, Eşitlik 15 ve Eşitlik 19 (Akçalı, 1998/a), makine elemanı tasarımları için Eşitlik 8, Eşitlik 9, (Shigley, 1986) kullanılmıştır.

(29)

MATERYAL VE METOD Mustafa ÜÇGÜL 3.2.4. Taşıyıcı alt tabla tasarımı

Alt tabla üst tabla ve kızakları taşımakla görevli kısımdır. Ayrıca sistemin hareket etmesini sağlayan jant-tekerlek aksamı ile platformun traktörün çeki kancasına bağlanmasını sağlayan çeki oku alt tablaya bağlanmıştır. Alt tablanın mekanik aksamının tasarımı, mekanizması, konstrüksiyonu, sisteme etkiyen kuvvetler, parçaların boyutlandırılması, mukavemet hesapları ile kullanılan makine elemanlarının tasarımları yapılmıştır.

Sisteme etkiyen kuvvetlerin bulunmasında Eşitlik 1 (Babalık, 1983), Eşitlik 2, Eşitlik 3, Eşitlik 4 (Akçalı, 1998/a), Eşitlik 21 ve Eşitlik 30 (Sabancı, 1993), boyutlandırma ve mukavemet hesapları için Eşitlik 5, Eşitlik 6, Eşitlik 7 ve Eşitlik 11 (Akçalı, 1998/a), Eşitlik 12, Eşitlik 13 (Özmerzi ve ark., 2004), Eşitlik 22, Eşitlik 23 (Shigley, 1986), makine elemanı tasarımları için Eşitlik 8, Eşitlik 9, Eşitlik 14, Eşitlik 15, Eşitlik 16, Eşitlik 17, Eşitlik 18 ve Eşitlik 20 (Shigley, 1986) kullanılmıştır.

3.2.5. Hidrolik sistem tasarımı

Platformun aşağı-yukarı, kızakların yanlara ileri-geri hareketi hidrolik bir sistem ile gerçekleştirilmiştir. Hidrolik sistem elemanları standartlara uygun olarak seçilmiştir ve hidrolik sistemin platforma bağlanacağı noktalardaki bağlantı parçaları tasarlanmıştır.

Sisteme etkiyen kuvvetlerin bulunmasında Eşitlik 1 (Babalık, 1983), Eşitlik 2, Eşitlik 3, Eşitlik 4 (Akçalı, 1998/a) ve Eşitlik 10 (Liljedahl ve ark., 1996), boyutlandırma ve mukavemet hesapları için Eşitlik 5, Eşitlik 6, Eşitlik 7 (Akçalı, 1998/a), Eşitlik 24, Eşitlik 25 (Özcan, 1982), Eşitlik 26 (Esposito, 1988), makine elemanı tasarımları için Eşitlik 8, Eşitlik 9, Eşitlik 14, Eşitlik 16, Eşitlik 18, Eşitlik 27, Eşitlik 28 ve Eşitlik 29 (Shigley, 1986) kullanılmıştır. Hidrolik sistem tasarımında (Sullivan, 1975), (Esposito, 1988) ve (Özcan, 1982) den yararlanılmıştır.

3.2.6. Tasarım hesaplamalarında kullanılan eşitlikler Kütlenin kuvvete dönüştürülmesi:

g m

F= × ………...……….(1)

F : Kuvvet (N) m : Kütle (kg)

g : Yerçekimi ivmesi (9.81 m/s²)

Sisteme x ekseni doğrultusunda etkiyen kuvvetler:

∑

^Fx^{= 0}………..…………..……….(2)

Fx : Sisteme x ekseni doğrultusunda etkiyen kuvvetler (N) Sisteme y ekseni doğrultusunda etkiyen kuvvetler:

∑

^Fy^{= 0}………..…..………...…..(3)

Fy : Sisteme y ekseni doğrultusunda etkiyen kuvvetler (N)