Lastik Tekerlekli Traktörlerde Lastik Bas ı nc ı n ı n Toprak S ı k ışı kl ığı na Olan Etkilerinin Belirlenmesi*

Transkript

1 TARIM BILIMLERI DERGISI 2001, 7 (4) Lastik Tekerlekli Traktörlerde Lastik Bas ı nc ı n ı n Toprak S ı k ışı kl ığı na Olan Etkilerinin Belirlenmesi* Engin ÖZGÖZ1 Rasim OKURSOY 2 Geliş Tarihi: Özet : Bitkisel üretim etkinliklerinde, tohum yata ğı haz ı rl ığı ve ard ından makinal ı ekim s ıras ı nda artan tarla trafiğine bağ l ı olarak oluşan toprak s ı k ışı kl ığı bitki gelişimi için oldukça önemli olan k ısıtlardand ır. Toprak s ı kışı kl ığı, d ış basinca ba ğ l ı olarak topraktaki bo şluklar oran ın ın h ızla azalarak toprak tanelerinin birbirine daha yak ın olabilecek şekildeki istiflenme durumudur. Makinal ı tar ı mda toprak s ı kışı kl ığı n ın temel kayna ğı, yoğun tarla trafi ğine bağ l ı olarak traktör tekerleri ile toprak aras ı ndaki etkileşimdir. Bu etkileşimlerin büyüklü ğü ve derecesi, traktör ve lastik parametreleri ile toprak parametrelerinin de ğ işkenliğine bağl ıd ır. Toprak s ıkışı kl ığı n ı etkileyen parametreler genel olarak, lastik iç bas ınc ı (şişirilme bas ı nc ı), aks yüküne ba ğ l ı olarak lastik bask ıs ı, lastik geometrisi, tutunma profillerinin özellikleri, % olarak patinaj, ve ayn ı noktadan geçi ş say ıs ı ile geçiş h ızı gibi traktör ve lastikten gelen parametreler ile, toprak cinsi, fiziksel yap ıs ı, nem oran ı, hacim a ğı rl ığı gibi birçok toprak parametrelerinden olu şmaktad ır. Bu çal ışmada lastik tekerlekli traktörlerde, lastik iç bas ı nc ın ın ve toplam aks yükünün, topra ğın s ı kışt ı r ılmas ına ve lastiklerin toprakta oluşturdu ğu izdeki en yüksek profil derinli ğine yapt ığı etkiler araşt ırılm ışt ır. Bu amaçla tasarlanarak yap ılan 18 m uzunlu ğunda 3 m genişliğinde ve 1.5 m derinli ğindeki bir toprak kanal ı ve içerisinde yer alan t ı nl ı yap ıdaki (%48 kum, %34 silt, %18 kil) deneme topra ğı kullan ılm ışt ır. Toprak kanal ı üzerine, bir uçtan di ğerine üç değ işik h ız kademesinde (1.0 m/s, 1.3 m/s ve 1.6 m/s) hareket edebilen elektrik motoru tahrikli bir test arabas ı tasarlanm ış ve bu arabaya ba ğ l ı 13.6/12-36 ölçülerindeki traktör lasti ği denemelerde kullan ı lm ışt ır. Denemeler sonras ı nda yap ı lan ölçümler ve analizler sonucunda, lastik iz merkezinde ve kenar ında olmak üzere, ortalama iki farkl ı toprak neminde (%9 ve %13), iki farkl ı derinlikte (0-15 cm ve cm), üç farkl ı geçi ş h ızı nda (1.0 m/s, 1.3 m/s, ve 1.6 m/s), üç farkl ı aks yükünde (1000 kg, 1300 kg ve 1600 kg), üç farkl ı lastik iç bas ı nc ında (0.8 bar, 1.0 bar ve 1.5 bar) ve üç farkl ı geçiş say ısı nda (1.geçi ş 3 geçiş ve 5 geçiş) toprakta olu şturulan toprak s ı k ışı kl ığı, maksimum iz derinli ği ve 15 ve 30 cm'deki toprak gerilmeleri ölçülmü ş ve bu parametreler aras ı ndaki ili şkiler istatistiksel analizlere dayal ı olarak ortaya konulmuştur. Anahtar Kelimeler :Toprak s ı k ışı kl ığı, lastik şişme bas ı nc ı, tekerlek batmas ı, koni indeksi Relations Between Tractor Rubber Tire Pressure and Soil Compaction Abstract: One of the physical limiting factors for the plant growth is the soil compaction where mostly occurs during to the seedbed preparation and then seeding process. The soil compaction is deflned as to reduce the soil porosity and to let the soil particles to orient closer to each other under the external pressures. The main effects of soil compaction in farm mechanization is the influences of tractor tires and top soil itself due to the heavy traff ıc on field. The magnitude of these influences depends on the variety of the tractor and tire parameters as well as the soil parameters. In general, these parameters are the inflation pressure of tires, axle load, tire pressure on to soil, tire geometry and profıle, %slippage, the number of the pass on a certain point, tractor velocity, soil type, soil moisture content and soil bulk density. In this research, the effect of tire inflation pressure and the axle load on the soil compaction as well as the maximum profıle depth on the tire marks on soil have investigated. For this purpose a 18 m length, 3 m width and 1.5 m depth soil bin was designed, and the silty loam (%48 sand, %34 loam, %18 clay) soil in this bin was used for the experiment. A movable soil test frame was also designed to move along the bin length in three levels (1.0 m/s, 1.3 m/s, 1.6 m/s) powering by an electrical motor, a tractor tire sized 13.6/12-36 was attached on a bin frame. The measurements were performed by the Data Acquisition System such that the soil shear stress in the soil buried load cells that produced analog signals for the shear stress of the soil in 15 an 30 cm depth under the tire marks center and the side. As a result, analyses statistically showed there was significant influences of interaction between tire and soil parameters, and measured data have also been discussed to explain the effects experimental parameters such as the axle load, soil depth, number of passes in certain point, tire inflation and external pressures, slippage, forward velocity and soil bulk density and the moisture content on soil compaction. Key Words : Soil compaction, tire inflation pressure, tire sinkage, cone index Giriş Tar ım tekniğ indeki geli şmeler sonucunda kullan ı lan tar ım alet ve makinalar ı n ın yap ı lar ı fark-l ı laşm ış ve a ğı rl ı klar ında ise h ızl ı art ışlar olmu ştur. Bunun sonucunda, makine ve ekipman kombinasyonlar ı ile yap ı lan tar ı m güncel olmaya ba şlam ış, özellikle minimum toprak i şleme tekniklerinde, ekipman kombinasyonlar ı ile bir geçi şte birçok i şlemin yap ılabilmesi yönünde e ğilim artm ışt ı r. * Doktora Tezi'nden haz ı rlanm ışt ı r. 1 Gaziosmanpa şa Üniv. Ziraat Fak., Tar ı m Makinalan Bölümü-Tokat 2 Uludağ Üniv., Ziraat Fak., Tar ı m Makineler ı Bölümü-Bursa

2 76 TARIM BILIMLERI DERG İ S İ 2001, Cilt 7, Say ı 4 Bu durum, tarla üzerinde gezinmenin bir ölçüsü olan tarla trafi ğine ili şkin yo ğ unluğu k ı smen azaltmas ı na ra ğmen, makina kombinasyonlar ı n ı n kullan ı m ından dolay ı, artan ekipman a ğı rl ığına ba ğ l ı olarak tar ım topraklar ı nda önemli bir sorun olan toprak s ı k ışmas ı n ı ortaya ç ı karm ıştı r. Toprak s ı k ışnnas ı ; topraktaki gözenek oranlar ı n ı n azalmas ı veya toprak partiküllerinin d ış etkilerle birbirine yak ı n olacak şekilde istiflenmesi sonucu kuru yo ğ unlu ğ un artmas ı olarak tan ımlanabilmektedir (McKyes 1985). Toprak s ı kışmas ı, bitki gelişimi ve topra ğa b ırak ılan tohumun çimlenmesini s ı n ırlayan en önemli faktörlerin ba şı nda gelmektedir. Toprak s ı k ışmas ı n ı n bitkiler üzerine olan etkisinin ara şt ı r ı lmas ı nda bilim adamlar ın ın elinde iki önemli kriter bulunmaktad ı r. Bunlardan birincisi, kök geli şimi, ikincisi ise bitkisel üretimde ula şılan verim değeridir (Önal 1978). Yap ılan ara şt ırmalar, 80 kpa' ı n üzerindeki s ı kışı kl ı k değ erlerinin, bitki köklerinin geli şimini s ı n ırlayan önemli bir faktör oldu ğ unu ortaya koymu ştur (Okursoy 1992). Tar ımda kullan ı lan traktörlerdeki lastik tekerlerin boyutlar ı ve i şletme karakteristikleri ile topra ğı n yap ı s ı, s ı kışma derecesini belirleyen faktörlerin ba şı nda gelmektedir. Tar ı msal mekanizasyon faaliyetlerinin verimli bir şekilde yap ılabilmesi, bu alanda kullan ı lan pnömatik lastik tekerlerin dinamik aks yükü ve lastik iç bas ı nc ı gibi i şletme karakteristiklerinin, de ğ i şen toprak ko şullar ına göre güç üniteleriyle uyumlu bir şekilde seçimine ba ğ l ı d ı r (Çarman 1992). De ğ i şik mekanizasyon düzeylerinde yap ılan tar ımsal üretim amaçl ı toprak i şlemedeki toprak s ı kışmas ı n ın değeri, büyük oranda traktör tekerleklerindeki toplam aks yükü, tekerlek iç bas ı nc ı, tekerleklerin ayn ı noktadan geçi ş say ı s ı ile tekerlekteki patinaj gibi faktörlerle yak ı ndan ilgilidir (Barone 1990). Toprak makina ili şkilerinin büyük bir k ı sm ı n ı toprak - tekerlek ili şkileri kapsamaktad ı r. Topraktaki s ı k ışma değerinin, topra ğın kuru haldeki hacim a ğı rl ığı ve tekerleklerin batma dirençlerindeki de ğ i şimler yard ım ıyla bulunmas ı; toprak içindeki gerilmelerin topra ğa gömülen bas ı nç alg ı lay ı c ılan ile saptanmas ı ve batma miktar ı n ı n doğru bir şekilde ölçülmesi, bize toprak deformasyonlar ı hakk ında nitel ve nicel bilgiler sa ğlayabilecektir (Harzad ı n ve Güray 1985). Tar ım traktörleri ile tar ı m aletlerinin neden oldu ğu yoğun tarla trafi ğine ba ğ l ı toprak s ı kışmas ı n ı n değerlendirilmesinde, s ı k ışman ın tahmini ve tarla ko ş ullar ında ölçülmesi gerekmektedir. Yo ğun tarla trafi ğinin neden oldu ğu toprak gerilme da ğı l ı m ı n ı n ölçülmesinde, topra ğa yerle ştirilen yük hücreleri yayg ı n olarak kullan ı lmaktad ır. Bu konuda yap ılan bir çal ışmada toprak s ı kışmas ı na; toprak tipi, tekerlek boyutu, ş i şme bas ı nc ı ve % olarak patinaj oran ı n ı n etkileri incelenmi ştir (Koger ve ark. 1984). Buna göre, dinamik yükün; hacim a ğı rl ığı, koni indeksi ve tekerlek iz derinli ğindeki art ışa yard ım eden önemli bir de ğ işken oldu ğu ve patinaj ı n s ı kışma üzerine dinamik yükten daha etkili bulundu ğ u vurgulanm ışt ı r. Ayn ı ara şt ırmada ara şt ı nc ılar, tekerleklerin boyut olarak büyüklükleri ile, dinamik aks yükünün, lastik ş i şme bas ı nc ı n ı n ve lastiklerin ayn ı noktadan geçi ş say ı lar ı n ı n, topra ğın kuru hacim a ğı rl ığı na olan etkilerinin topraktan topra ğa de ğ i şen fiziksel yap ı s ı na ve bünyesine ba ğ l ı olarak önemli şekilde de ğ i ştiğini saptam ışlard ı r. Hacim a ğı rl ığı ndaki en büyük değ i şimin testten önceki toprak ko ş ullar ı ve ilk geçi ş aras ı nda meydana geldi ğ ini belirtmi şlerdir. Ayr ıca; bu çal ışman ı n sonucunda, hacim a ğı rl ığı değerlerinin, tekerlek ölçülerinin (çap ve geni şlik) artmas ı ile azald ığı n ı bulmu şlard ır. Benzer sonuca, lastik ş i şme bas ı nc ı n ı n azalt ı lmas ı ile de ula şılabilmektedir. Birçok ara şt ı rmac ı, pnömatik tekerleklerin trafi ğ i sonucunda meydana gelen toprak s ı k ışmas ın ı ölçmek için alg ı lay ı c ı lar kullanm ışlard ır (Nichols ve ark. 1987, Erbach ve ark. 1991, Burt ve ark. 1992, Bailey ve ark. 1992). Bu amaçla, alg ı lay ıc ılan tekerlek iz merkezinde ve kenar çizgisinde farkl ı derinliklere yerle ştirmi şler ve ölçümlerde bilgisayar destekli veri toplama sistemlerinden yararlanm ışlard ı r. Bu çal ışmada iki farkl ı nem düzeyinde, t ı nl ı toprak şart ı nda farkl ı dinamik yük, lastik ş işme bas ı nc ı, geçi ş say ı s ı ve ilerleme h ızlar ında çal ışt ı r ılan 13.6/12-36 (6 kat) ölçülerindeki pnömatik bir traktör tekerle ğinin toprakta meydana getirdi ği s ıkışma miktar ı belirlenmeye çal ışı lm ışt ır. Bu amaçla, tekerlek izinin alt ında iki farkl ı derinli ğe yük hücreleri yerle ştirilmi ş ve dü şey yöndeki toprak gerilmeleri ölçülmü ştür. Bunun yan ında; topra ğı n hacim a ğı rl ığı, koni indeksi olarak topra ğı n penetrasyon direnci ve maksimum tekerlek iz derinli ği belirlenmi ştir. Elde edilen veriler bilgisayar ortam ına aktar ı larak parametreler aras ındaki ili şkiler istatistiksel olarak değ erlendirilmi ştir. Materyal ve Yöntem Denemelerde materyal olarak Gaziosmanpa şa Üniv. Ziraat Fakültesi Tar ım Makinalar ı Bölümü Ara şt ırma ve Uygulama Atölyesinde kapal ı alanda bulunan bir toprak kanal ı kullan ı lm ışt ı r. Toprak kanal ı 18 m uzunlu ğ unda, 3 m geni ş li ğinde, ve 1.5 m derinli ğinde olup, içerisinde özellikleri Çizelge l'de verilen üniform yap ıdaki s ı kışt ı r ılmam ış t ı nl ı toprak bulunmaktad ı r. Denemede kullan ılan toprak kanal ı n ın üzerinde değ i şik büyüklükte aks yükü ile farkl ı geçi ş h ızlar ı için ayarlanabilir ve bir elektrik motorundan hareketini alan bir test arabas ı bulunmaktad ır. Test arabas ı na, özellikleri Çizelge 2'de verilen eski bir muharrik traktör tekerle ğ i monte edilmi ştir. Tekerle ğe uygulanan aks yükü test arabas ı n ı n şasesi üzerine yerle ştirilmiş Çizelge 1. Deneme topra ğı n ı n baz ı fiziksel özellikleri Toprak s ı n ıf ı : T ı n ı toprak %Kum %Silt %Kil Ort. kuru hacim a ğı rl ığı y (g/cm 3) Derinlik %9 nemde %13 nemde (cm) Ort.penetrasyon direnci (kpa) Derinlik %9 nemde %13 nemde (cm)

3 ÖZGÖZ, E., R. OKURSOY, "Lastik tekerlekli traktörlerde lastik bas ı nc ı n ı n toprak s ı k ışı kl ığı na olan etkilerinin belirlenmesi" 77 Çizelge 2. Denemelerde kullan ı lan traktör lasti ğ ine ilişkin yap ısal özellikler Özellik Değer Lastik ölçüsü 13.6/12-36 Teorik lastik çap ı (mm) 1500 Kat say ısı (adet) 6 Profıl yüksekliği (mm) 15 Önerilen max. şişme bas ı nc ı (bar) 1.28 Önerilen max.aks yükü (kg) Kuvvetlenclirici Kuvvetlendirici Kuwetlendirici Kuvvetlendizici Besleme Modülü 4 -> 4 A/D Çevirici Bilgisayar ve Yancisi Şekil 1. Veri toplama ünitesinin çal ışmas ındaki bilgi ak ış diyagram ı oldukça sert bir helisel yay ı n s ı k ışt ı r ı lmas ı ile elde olu şan bask ı kuweti ile sa ğlanmaktad ır. Denemelerde kullan ılan muharrik traktör tekerle ğinin temel ölçü veözellikleri Çizelge 2'de görülmektedir. Denemelerde, ayr ı ca, tekerle ğe uygulanan yüke ba ğ l ı olarak tekerle ğ in topra ğa yapt ığı bas ınç değerlerine ili şkin verileri alg ı lamak ve bunlar ı bilgisayar ortam ı na aktararak kullan ılmak üzere dönü şümlerinin yap ılabilmesi için bilgisayar destekli veri toplama cihaz ı (Data Acquisition) haz ı rlanm ışt ı r. Haz ı rlanan veri toplama cihaz ı, Şekil 1'de verilen blok şemas ı nda da görülebilece ği gibi, yükleme hücrelerinden (load cell), fark kuwetlendiricilerinden (differantial amplifıcator), besleme modülünden (excitation), A/D çeviriciden (Anolog-digital conversion), bir bilgisayar ve yaz ı c ı s ı ndan olu şmaktad ı r. Tekerlek geçi şinden önceki ve sonraki topra ğı n nem içeri ği ve kuru hacim a ğı rl ığı n ı n belirlenmesi için., bozulmam ış toprak örneklerinin al ı nmas ında 100 cm" hacminde silindirler ile çakma aparat ı, topra ğı n penetrasyon direncinin ölçülmesinde ise ELE marka itmeli tip toprak penetrometresi kullan ı lm ışt ı r. Bu çal ışmada yöntem olarak, farkl ı boyutlardaki aks yükünün, ilerleme h ız ı n ı n, lasti ğin ayn ı noktadan geçi ş say ı s ı ile lastik ş i şme bas ı nc ı n ın belirlenmesi ve verilerin bu değ i şkenlere göre toplanmas ı üzerinde yo ğ unla şı lm ışt ı r. Denemelere ba şlamadan önce kontrol de ğeri olarak kullan ı lmak üzere topra ğı n nem içeri ği, hacim a ğı rl ığı ve penetrasyon direnci de ğ erleri belirlenmi ştir. Denemeler s ıras ı nda, her deneme kombinasyonundan sonra toprak tabakas ı gevşetilmi ş ve kar ışt ı r ılarak mümkün oldu ğunca ba şlang ıçtaki fiziksel durumuna getirilmiştir. Deneme topra ğı n ı n nem içeri ğinin sabit kal-mas ı için toprak tabakas ı n ın üzeri plastik örtü ile örtülmü ş ve böylece denemeler süresince kontrollü de ğ i şken olarak seçilen parametrelerin, ölçümleri etkilememesi aç ısından, değ i şmeden kalmas ı sa ğlanm ışt ır. Ölçümler 0-30 cm'lik toprak derinli ğinde yap ılm ışt ı r. Toprak yüzeyi alt ı ndaki bas ı nç değerlerinin belirlenmesi amac ıyla, Şekil 2'de görülece ği gibi, tekerlek izinin merkez çizgisinde ve kenar çizgisinde olmak üzere; 0-15 cm ve cm derinliklere 4 adet 500 kg kapasiteli yükleme hücreleri yerle ştirilmi ştir. Toprak içerisine yerle ştirilen yükleme hücreleri metal kutularla d ış etkilerden koruma alt ına al ı nm ışt ır. Her deneme kombinasyonunda tekerlek üzerine yüklenen yük ölçülmü ş ve daha sonra geçi ş yap ı lm ışt ı r. Yük ölçümü için test arabas ı üzerinde bulunan 2000 kg kapasiteli yükleme hücresinin sistemle ba ğlant ıs ı yap ı lm ış ve uygulanan yük miktar ı bilgisayar monitöründen izlenerek belirlenmi ştir. Ölçümler s ıras ında bütün kombinasyonlar için 4 kanalda da voltmetre ile s ıf ırlama i şlemi (offset) yap ılm ışt ı r. Daha sonra yükleme hücrelerinden gelen verileri PC' de depolayan ve kontrol kodlar ı QBASIC programlama dilinde yaz ı lm ış olan ÖLÇÜM.SDE adl ı bilgisayar program çal ışt ı r ı lm ışt ı r. Programla her bir saniyede yakla şık 75 adet de ğer okunabilmektedir. Sistemin kalibrasyonunu yapmak için program çal ışt ı r ılarak yükleme hücrelerinin üzerine a ğı rl ıklar ı bilinen kütleler konulmu ştur. Burada hesaplanan do ğrusal ilişkiye ait denklem a şağı da verilmi ştir. Denemeler sonucunda elde edilen veriler, bu a şağıda verilen e şitlik 1. kullan ılarak kalibre Y = 3.766X (R2 = 0.97) [1] Gerekli i şlemler yap ı ld ıktan sonra test arabas ı hareketlendirilmi ştir. Test arabas ı yükleme hücrelerine yakla şık 2 m uzakl ıkta iken okuma ba şlat ılm ış ve test arabas ı yükleme hücrelerini 2 m geçtikten sonra okuma i şlemi sonland ı r ı lm ışt ı r. Böylece de ğ işik derinlikler için geçi ş an ı ndaki lastik yükünün topra ğa yapm ış oldu ğ u bask ı ölçülmü ştür. Di ğer yandan, topra ğı n nem içeri ği ve hacim a ğı rl ığı değerleri 0-15 cm ve cm derinliklerden 3 ayr ı bölgeden bozulmam ış toprak örnekleri al ı narak gravimetrik yönteme göre belirlenmi ştir. Topra ğı n penetrasyon direncini belirlemek için ise tekerle ğin her geçi şinden önce ve sonra test şeridinin uzunlu ğ u üzerinde 1.5 m aral ıklarla 6 ayr ı noktadan topra ğı n 0-30 cm derinli ğinde penetrometre ölçümleri yap ı lm ışt ı r. Ölçümler s ı ras ı nda toprak penetrometresi ile ilgili olarak ASAE standard ı na uyulmu ştur (Anonymous 1982). Elde edilen veriler Barut ve ark. (1995) taraf ı ndan ayn ı tip ve modeldeki penetrometre için belirlenen e şitlik 2 kullan ı larak kalibre edilmi ştir: Y = X (R2 = 0.99) [2]

4 78 TARIM B İ L İ MLER İ DERG İ S İ 2001, Cilt 7, Say ı 4 Şekil 2. hücrelerinin toprak içerisindeki konumlar ı Tekerlek geçi şinden sonra meydana gelen iz derinli ğinin ölçülmesinde bir çubuklu profilmetre kullan ı lm ışt ı r. Test şeridi uzunlu ğ u üzerinde 3 ayr ı noktaya profilmetre konularak maksimum iz derinli ği değ erleri okunmu ştur. Maksimum iz derinli ği değerleri 3 adet deneme tekrar ı n ı n (tekerrür) ortalamas ı olarak verilmi ştir (Koger ve ark. 1984, Burt ve ark. 1992). Yöntemin son bölümü olarak, bu çal ışma için istatistiksel analizlerin uyguland ığı deneme planlamas ı verilebilmektedir. Tesadüf bloklar ı nda 4 faktörlü faktöriyel deneme desenine göre yap ı lan testler sonucunda elde e- dilen de ğ erler aras ı ndaki ili ş kiler belirlenmi ştir. Bu amaçla istatistiksel analizler yap ı lm ış ve varyans analiz sonuçlar ı n ı n önemli ç ı kt ığı durumlarda LSD testi uygulanm ışt ı r. Bulgular ve Tart ışma Kontrollü de ğ i ş ken olarak seçilen parametrelere ba ğ l ı olarak topra ğı n % 9 ve % 13 nem içeri ğ inde yürütülen denemeler sonucunda hacim a ğı rl ığı de ğerlerinin s ı ras ı yla g/cm 3 ve g/cm 3 değerleri aras ı nda değ i şti ğ i saptanm ışt ı r. Kontrol de ğ erlerine göre; % 9 nem içeri ğinde 0-15 cm derinlikte hacim a ğı rl ığı nda % olarak 7.7 ile 24 aras ı nda, cm derinlikte ise yine % olarak 4.8 ile 18.1 oranlar ı aras ı nda art ış oldu ğ u bulunmu ştur. Topra ğı n % 13 nem içeri ğ inde ise bu oranlar s ı ras ı yla %7 ile %28.6 ve %7 ile %23.8'dir. Bu sonuçlara göre % 13 nem içeri ğ inde hacim a ğı rl ığı değ erlerinde daha yüksek bir değ i şimin meydana geldi ği görülmektedir. Istatistiksel olarak, her iki nem içeri ği ve her iki derinlikte de tekerlek yükü, ilerleme h ız ı ve geçi ş say ı s ı n ı n, hacim a ğı rl ığı değerleri üzerine önemli bir etkisinin oldu ğ u saptanm ışt ı r (p<0.01). Lastik iç bas ı nc ı n ı n ayn ı parametreye olan etkisi ise yaln ız %9 nem içeri ğinde ve cm derinlikte önemlidir (p<0,05) Denemelerle elde edilen ve Çizelge 3 'de ilk iki sütunda kontrollü de ğ i şkenlerin kombinasyonlar ı na göre özetlenen de ğ erler baz al ı narak çe şitli bilimsel sonuçlara var ı labilmektedir. Tekerlek yükleri üzerine uygulanan LSD testi sonuçlar ı na göre, tekerlek yükündeki art ış ile ortalama hacim a ğı rl ığı değ erlerinin artt ığı, ve en büyük art ışı n her iki nem içeri ğinde de 1600 kg tekerlek yükünde meydana geldi ği görülmü ştür. Buna benzer sonuçlar literatürde, tekerlek yükünün hacim a ğı rl ığı n ı etkileyen önemli bir parametre olarak Koger ve ark. ( ), Harzad ı n ve Güray (1985), Bal (1985), Bailey ve ark. (1988), Çarman (1996) ve Y ı ld ız (1997), taraf ı ndan yap ı lan çal ışmalar sonucunda da ortaya ç ı km ışt ı r. Ayn ı ş ekilde Çizelge 3 'deki de ğ erlerden hareketle ve lastik iç bas ı nc ına ili şkin de ğerlere uygulanan LSD testi sonuçlar ı ndan, %9 nem içeri ğinde cm derinlikte lastik iç bas ı nc ı ndaki art ış ile hacim a ğı rl ığı n ı n artt ığı ve en büyük ortalama hacim a ğı rl ığı n ı n 1.5 bar'l ı k lastik iç bas ı nc ı nda elde edildi ğ i sonucuna var ı labilmektedir. Lastik iç bas ı nc ı n ı n istatistiksel olarak önemli olmad ığı durumlarda da 0.8 bar ile 1.5 bar'l ı k lastik iç bas ı nc ı aras ı nda istatistiksel yönden herhangi bir fark ı n olmad ığı ve en büyük ortalama hacim a ğı rl ığı n ı n 1.5 bar olan lastik iç bas ı nc ı nda meydana geldi ği saptanm ışt ır. Lastik iç bas ı nc ı n ı n hacim a ğı rl ığı na etkisini incelemek için yap ı lan birçok çal ışmada farkl ı sonuçlar elde edilmi ştir. Erbach ve Knoll (1992), Djordje (1988), Çarman (1996), lastik iç bas ı nc ı n ı n hacim a ğı rl ığı na etkili oldu ğ unu belirtmi şlerdir. Bailey ve ark. (1988), yapt ı klar ı çal ışmada lastik iç bas ı nc ı n ı n hacim a ğı rl ığı na önemli bir etkisinin olmad ığı, Koger ve ark. (1984), ise lastik iç bas ı nc ı n ı n etkisinin toprak tipiyle de ğ i şti ği sonucuna varm ışlard ı r. Çizelge 3 incelendi ğinde; ilerleme h ız ı artt ı kça hacim a ğı rl ığı de ğ erlerinin de artt ığı ve toprakta s ı k ışmaya ba ğ l ı olarak en büyük hacim a ğı rl ığı değ erinin 1.6 m/s ilerleme h ız ı nda meydana geldi ği görülmektedir. Elde edilen sonuçlar P ınar ve Sessiz (1998), Barut ve ark. (1999) taraf ı ndan desteklenmektedir. Denemelerde her iki nem içeri ğinde de ortalama hacim a ğı rl ığı değerlerinin geçi ş say ı s ı ile artt ığı ve en büyük değ erin %13 nem için be ş inci geçi ş sonunda meydana geldi ği saptanm ışt ı r. Geçi ş say ı lar ı n ı n toplam art ış içindeki oranlar ı incelendi ğ inde her iki nem içeri ğ inde ve her iki derinlikte de birinci geçi şte meydana gelen art ışı n daha yüksek oldu ğ u Ş ekil 3'te verilen grafikten de görülebilmektedir. Ayn ı noktadan geçen tekerleklerde, her geçi ş sonunda toprak s ı k ışmas ı ndaki art ış, ilk geçi şlere göre biraz daha az olmakta, bu ise, ayn ı zamanda, topra ğı n kuru hacim a ğı rl ığı değ erlerindeki benzer değ i şimlerle ortaya konabilmektedir. Bu sonuç, ayn ı zamanda, birçok ara şt ı rmac ı taraf ı ndan var ı lan ve geçi ş say ı lar ı n ı n artmas ı yla hacim a ğı rl ığı n ı n da artt ığı ve hacim a ğı rl ığı ndaki en büyük de ğ i şimin birinci geçi şten sonra meydana geldi ği yönündeki (Koger ve ark. 1985, Dzenia ve ark. 1990, Gee-Clough ve ark. 1990, Y ı ld ız 1997) bulgular ı yla desteklenmektedir. Konuya toprak s ı k ışı kl ığı n ın bir ölçüsü olan penetrasyon direnci yönünden bak ı ld ığı nda, yap ı lan ölçümler sonucunda kontrollü de ğ i şkenlere ba ğ l ı olarak penetrasyon direncinin; %9 nem içeri ğinde kpa, %13 nem içeri ğinde ise kpa de ğ erleri aras ı nda değ i şti ği saptanm ışt ı r. Kontrol de ğ erlerine göre; %9 nem içeri ğinde tekerlek izinin merkez çizgisinde 0-15 cm derinlikte penetrasyon direncinde % / gibi oldukça yüksek oranlarda art ışlar olurken tekerlek izinin kenar ı nda da %223.7-%816.5 gibi benzer oranlarda art ışlar olmu ştur. Tekerlek izinin merkez ve kenar çizgisinde cm derinlikte ise s ı ras ıyla, %171-%356.9 ve %163.6-%315.7 oran ı nda art ış oldu ğ u saptanm ışt ı r. Topra ğı n % 13 nem içeri ğinde ise bu değ erler 0-15 cm ve cm derinlik için s ı ras ı yla, %387.4-%1179.5, % / ve %463.7-%1005.4, % /0878.3'dür.

5 ÖZGÖZ, E., R. OKURSOY, "Lastik tekerlekli traktörlerde lastik bas ı nc ı n ı n toprak s ı k ışı kl ığına olan etkilerinin belirlenmesi" 79 Geç ş sar lann ı n <0 o E ,ft 40 o 20 0 (a) ı ti cm cm Geçiş say ısı (adet) (b) Şekil 3. Topra ğı n % 9 (a) ve % 13 (b) nem içeri ğinde ölçülen hacim a ğı rl ığı de ğerlerine göre geçi ş say ı lar ın ın toplam art ış içindeki oranlar ı : Geçi ş say ıs ı (adet) istatistiksel olarak her iki nem içeri ğinde ve bütün ölçüm noktalar ı nda tekerlek yükü, lastik iç bas ı nc ı ve geçi ş say ı s ı n ı n penetrasyon direnci de ğerleri üzerine önemli bir etkisinin oldu ğu belirlenmi ştir(p<0,01). ilerleme h ız ı n ı n penetrasyon direncine, topra ğı n %9 nem içeri ğ inde ölçüm noktalar ı na göre farkl ı şekillerde etkili oldu ğ u belirlenmi ştir. Topra ğı n %13 nem içeri ğinde ise genellikle en dü ş ük ilerleme h ız ı nda en yüksek penetrasyon direnci de ğ eri elde edilmi ştir. Birçok ara şt ı rmac ı ilerleme h ız ı n ı n penetrasyon direncine farkl ı şekillerde etki etti ğ ini belirtmektedir. P ı nar ve Sessiz (1998) ve Barut ve ark. (1999) yapt ı klar ı çal ışmada ilerleme h ız ı artt ı kça penetrasyon direncinin artt ığı n ı, Ababe ve ark. (1992) ise ilerleme h ız ı artt ı kça lastik taraf ından toprakta yap ı lan s ı kışmaya ba ğ l ı olarak topra ğı n penetrasyon direncinin azald ığı n ı ifade etmi ştir. ilerleme h ız ı n ı n, koni indeksi olarak ölçülen toprak direnci üzerinde %9 nem içeri ğinde tekerlek iz merkezinde önemli bir etkisinin olmad ığı, ne var ki tekerlek iz kenar ı nda ise p<0.01 düzeyinde önemli bir etkisinin oldu ğu bulunmu ştur. Bu bulgu, iz merkezinde h ıza ba ğ l ı olarak ve özellikle yava ş gidildi ğinde, lasti ğin topra ğa iyi temas ı sonucu toprak yüzeyinde düzgün yay ı l ı bir yükün olu ştu ğ u ve bu yük, lastik temas alan ına yay ı ld ığı ndan topra ğı n s ı kışt ı r ılma etkisinin iz kenar ı na göre k ı smen ve zaman zaman azalmas ı olarak aç ı klanabilmektedir. Oysa iz kenar ı nda yay ı l ı yük bulunmad ığı ndan özellikle lastik d ış yüzeyindeki tutunma profıllerinin yaratt ığı keskin ve nokta yükü yüzünden s ı k ışman ı n bazen fazla olmas ı, dolay ı s ı ile de koni indeks de ğerlerinin ise zaman zaman yükselmesi olarak yorumlanabilmektedir. Benzer şekilde, toprak s ı k ışı kl ığı, %13 nem içeri ğinde tekerlek iz merkezi ve iz kenar ı nda p<0.01, iz merkezinde cm derinlikte p<0.05 düzeyinde önemli oldu ğu, fakat iz kenar ında cm derinlikte önemli bir etkisinin bulunmad ığı görülmü ştür. O halde traktör lasti ği taraf ından yap ı lan s ı k ışma, topra ğı n üst katmanlar ında ve iz kenarlar ı nda yüksek derecede olu şmaktad ı r. Her iki nem içeri ğinde yap ılan değerlendirmeler sonucunda, Çizelge 3 'te yer alan ölçüm sonuçlar ı ndan hareketle, bütün ölçüm noktalar ında, genel olarak tekerlek yükü artt ı kça ortalama penetrasyon direnci de ğerleri de artm ışt ır. Topra ğın %9 ve %13 nem içeriklerinde; tekerlek iz merkezinde 0-15 cm ve cm derinliklerde ölçülen değerlerde, tekerlek izi kenar ında ölçülen de ğerlere göre daha büyük bir art ış olmaktad ı r. Buna göre; her iki ölçüm derinli ğinde de tekerlek yükü, tekerlek iz kenar ına göre iz merkezinde topra ğın daha fazla s ı kışmas ına neden olmaktad ı r. Ayr ıca her iki ölçüm bölgesinde de cm derinlikte ölçülen ortalama penetrasyon direnci de ğerleri daha büyük olmas ı na ra ğmen 0-15 cm derinlikte yükün artmas ıyla ortalama penetrasyon direnci de ğerlerinde meydana gelen % art ış oran ı daha yüksektir. Birçok ara şt ırmac ı, yapt ı klar ı çal ışmalar sonucunda; yükün penetrasyon direncine etkili olan önemli bir de ğ i şken oldu ğunu ve yükteki art ış ile penetrasyon direncinin de artt ığı n ı belirterek benzer sonuçlar elde etmi ş lerdir (Koger ve ark. 1984, Koger ve ark. 1985, Çarman 1996, Y ı ld ız 1997, P ı nar ve Sessiz 1998). Ortalama penetrasyon direnci de ğerlerine lastik iç bas ı nc ı n ı n etkisi incelendi ğinde %9 ve % 13 nem içeriklerinde farkl ı sonuçlar ın elde edildi ğ i görülmektedir. Çizelge 3.'te özetlenen de ğerlerden hareketle topra ğı n %9 nem içeri ğinde, bütün ölçüm noktalar ı nda en küçük ortalama penetrasyon direnci, 1 barl ık lastik iç bas ı nc ı nda meydana gelirken 0.8 bar ve 1.5 barl ık lastik iç bas ınçlar ı istatistiksel olarak benzer şekilde etki etmektedir. Topra ğı n % 1 3 nem içeri ğinde ise lastik iç bas ı nc ı artt ı kça ortalama penetrasyon direnci de artm ış ve 1.5 lastik iç bas ı nc ı nda daha yüksek de ğerler elde edilmi ştir. Geçi ş say ı s ı n ı n penetrasyon direncine etkisini belirlemek için yap ı lan analizler sonucunda her iki nem içeri ğinde de geçi ş say ısı artt ıkça ortalama penetrasyon direnci de ğerlerinin de artt ığı görülmü ştür. T ı pk ı, topra ğın kuru hacim a ğı rl ığındaki art ış oranlar ı nda oldu ğu gibi, her iki nem içeri ğinde bütün ölçüm noktalar ı nda koni indeksi olarak ölçülen ortalama penetrasyon direncinde de en büyük art ışın birinci geçi şten sonra meydana geldi ği ve geçi ş say ı s ı artt ı kça toprak s ı k ışı kl ığında azalan oranlarda bir art ışı n oldu ğ u belirlenmi ştir ( Şekil 4). Bu sonuç, Barone (1990), Gee-Clough ve ark. (1990), Y ı ld ız (1997), P ı nar ve Sessiz (1998) taraf ı ndan belirtilen benzer sonuçlardand ı r. Genel olarak, ayn ı noktadan yap ılan geçi şin fazlal ığı sonucu penetrasyon direnci de artmaktad ı r. Bu çal ışmada yürütülen çal ışmalardan birisi de geçi şler sonras ı lasti ğin b ı rakt ığı iz profilinden hareketle, iz derinliklerinde olu şan değ işimlerin gözlemlenmesidir. Yap ılan ölçümler sonucunda maksimum iz derinli ğinin tekerlek eksenine göre çok yak ı n bir yerde olu ştu ğu ve de ğerlerinin ise %9 ve %13 nem içeri ğinde s ı ras ıyla cm ve cm aras ı nda değ i şti ği bulunmu ştur. Topra ğın % 9 ve % 13 nem içeri ğinde ölçülen bir kombinasyonuna ait iz profili Şekil 5'te Denemelerin yürütüldü ğü her iki nem içeri ğinde de tekerlek yükü, lastik iç bas ı nc ı, ilerleme h ızı ve geçi ş

6 82 TARIM Bi L İ MLER İ DERG İ S İ 2001, Cilt 7, Say ı 4 Barut, Z. B., R. Okursoy, A. Özmerzi, Sera topraklar ı n ı n işlenmesinde toprak i şleme kriterleri. Tar ı msal Mekanizasyon 16.Ulusal Kongresi, 5-7 Eylül 1995, Bildiriler Kitab ı, Bursa, s: 521,528. Barut, Z. B., R. Okursoy, A. Özmerzi, Physical effects of tractor traffıc on silty sand. 7 th Int. Congress on Agricultural Machanisation and Energy May 1999, Adana, Turkey, pp Block, W. A., C. E. Johnson, A. C. Bailey, E. C. Burt, R. L. Raper, Soil stress measurement under rigid wheel loading. Transaction of the ASAE, 37 (6) Burt, E. C., R.K. Wood, C. Bailey, Some comparions of average to peak soil-tire contact pressures. Transaction of the ASAE, 35 (2) Çarman, K Tar ı mda kullan ılan lastiklerin potansiyel s ı kışt ırma indekslerinin belirlenmesi. Tar ı msal Mekanizasyon 14. Ulusal Kongresi, Ekim 1992, Bildiriler Kitab ı, Samsun, s: Çarman, K Prediction of penetration resistance sinkage and bulk density in soil - tire introduction. 6. Uluslararas ı Tar ı msal Mekanizasyon ve Enerji Kongresi, 2-6 Ekim 1996, Bildiriler Kitab ı, Ankara, s Djordje, M. R Influence of tire inflation pressure on soil bulk density. Physical Properties of Agricultural Materials and Products Proceedings of the 3 rd Int. Conference. August 19-23, 1985, Prague, Czechoslovakia, Dzenia, S., A. Sosnowsk ı, Hoffman, I. Kakol, Effect of soil and crops pressure by tractor wheels on physical properties of soil, weediness and yields of barley and wheat part changes in some soil physical properties. Roczniki Nouk Polniczych Seria A Produkcja Roslina, 107 (4) Erbach, D.L., G.R. Kinney, A.P. Wilcox, A.E. Ababda, Strain gage to measure soil compaction. Transaction of the ASAE, 334 (6) Erbach, D. C. and K.K. Knoll, Inflation pressure effect on soil compaction. Paper- American Society of Agricultural Engineers, No Gee - Clough, D., V. M. Salokhe, M. Javid, The effect of soil compaction on maize yield in heavy clay soil. Proceedings of the International Agr. Eng. Conference and Exhibition,Bangkok, Thailand, 3-6 December, Harzad ın, T., ve U. Güray, Tar ı mda kullan ı lan lastiklerin topra ğın deformasyonuna etkileri. Tar ı msal Mekanizasyon 9.Ulusal Kongresi, Bildiriler Kitab ı, Adana, s: Koger, J. L., A. C. Trouse Jr, E. C. Burt, R. H. Iff, A. C. Bailey, Skidder tire size vs. soil compaction in soil bins.transaction of the ASAE, 27 (3) Koger, J. L., E. C. Burt, A. C. Trouse Jr Multiple pass effects of skidder tires on soil compaction. Transaction of the ASAE, 28 (1) Mc Kyes, E Soil cutting and tillage. Elsevier Publishing Company, New York USA. Nichols, T. A., A. C. Bailey, C. E. Johnson, R. D. Grisso, A stress state transducer for soil. Transaction of the ASAE, 30 (5) Okursoy, R Topra ğın kompaksiyon modeli. Tar ı msal Mekanizasyon 14. Ulusal Kongresi, Ekim 1992, Bildiriler Kitab ı, Samsun, s: Önal, İ Tar ım topraklar ında s ı k ışma sorunu. Ege Üniv. Ziraat Fak. Dergisi, İzmir, 15 (3) P ınar, Y. ve A. Sessiz, Toprak s ı k ışmas ı na etkili baz ı faktörler üzerine bir ara şt ı rma. Tar ı msal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi, Tekirda ğ, s: Polock, D., J. V. Perumpral, T. Kuppusamy, Finite element analysis of multipass Effect of Vehicles on Soil Compaction. Transaction of The ASAE, 29 (1) Way, T. R., T. K ı sh ı moto, E. C. Burt, Tractor tire aspect ratio effects on soil stresses and rut depts. ASAE Paper No: Y ı ld ız, M. U Ölçülerindeki Radyal Lasti ğin Yap ısal Özellikleri ve İşletme Karakteristiklerinin Toprak S ı kışmas ı na Etkisi. Selçuk Üniv. Fen Bilimleri Ens. (Yay ı nlanmam ış Doktora Tezi), Konya, 77s.