Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi Cilt:33 Sayı:

Transkript

1 Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi Cilt:33 Sayı: ÇİZEL AKTİF ORGANLARININ FARKLI DİZİLİŞ KONUMLARINDA VE FARKLI ÇALIŞMA HIZLARINDA İŞLEVSEL ETKİNLİĞİNİN (TOPRAĞA ETKİSİNİN) VE İŞLETME KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ H. YALÇIN* V. DEMİR* R. UÇUCU** ÖZET Makinalı tarımda tarla trafiğinin yoğunluğu, toprak sıkışmasına ve dolayısıyla toprağın geçirimsiz hale gelmesine neden olmaktadır. Sıkışan ve geçirimsiz hale gelen toprağı, hasat sonrası devirmeden yırtarak kabartan en önemli toprak işleme aletlerinden birisi de çizel olarak adlandırılan ağır kültivatördür. Çizel, daha az enerji ihtiyacı içeren ve işlenen toprak yüzeyini azaltan toprak işleme sistemlerindeki gelişmelerden birisi olan koruyucu toprak işleme sisteminde, toprağı devirerek işleyen pulluğun yerini almıştır. Bu çalışmada, son yıllarda ülkemizde anız bozmada ve koruyucu toprak işleme sisteminde yaygın olarak kullanılan yerli yapım iki çizelin, anızlı tarla koşullarında, farklı ayak diziliş konumlarının ve çalışma hızlarının toprak batma direncine, çeki kuvveti gereksinmesine, yakıt tüketimine ve patinaja etkileri araştırılmıştır. Denemeler sonucunda, her iki çizelin ön kirişine 3 ayak yerine 4 ayak bağlanarak çalışılması konumunda, çeki kuvveti ve çeki gücü gereksinmesinde önemli ölçüde artışın meydana geldiği saptanmıştır. İstatiksel anlamda da, farklı ilerleme hızlarının ve ayak diziliş konumlarının, çeki kuvveti ve çeki gücü gereksinmesine etkisi önemli bulunmuştur. Her iki çizel de ikinci vites ilerleme hızında (5.14 km/h), önde 3 ayak bağlanması konumunda diğer ilerleme hızlarına göre daha az çeki kuvveti gereksinmesi göstermiştir. Yapılan çalışmada, farklı ilerleme hızlarının ve ayak diziliş konumlarının, yakıt tüketimine etkileri istatistiksel anlamda önemli bulunmuş, patinaja ise, farklı ilerleme hızlarının etkisi önemli, ancak ayak diziliş konumlarının etkisi önemsiz bulunmuştur. GİRİŞ Hasat sonrası, sıkışan ve geçirimsiz hale gelen toprağı alt üst etmeksizin (devirmeden) yırtarak kabartan en önemli toprak işleme aletlerinden birisi de çizel olarak adlandırılan ağır kültivatördür. Toprak tabakalarında suyu hareket ettirmek ve köklerin derinlere nüfuzunu sağlamak amacıyla kullanılan çizeller, anız bozma işinde de başarıyla kullanılabilirler (2,8,1). *) Ege Üniversitesi,Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, Arş.Gör. **) Ege Üniversitesi,Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, Prof.Dr. 159

2 İlk (birincil) toprak işleme aleti olarak çizelin kullanılmasıyla, pullukla işlemenin aksine toprak devrilmemekte, sadece kabartılmakta ve dolayısıyla anız artıkları, toprak yüzeyinde kalmaktadır. Toprak yüzeyinde kalan anız artıkları toprakta daha iyi bir rutubet muhafazasına yardım ettiği gibi, toprağın rüzgarla taşınmasını da önlemektedir (5,6). Toprak işleme sistemlerindeki gelişmeler bazı işlemlerin azaltılması, kaldırılması, daha az enerji ihtiyacı içeren ve işlenen toprak yüzeyini azaltan yöntemlere geçişi zorunlu kılmaktadır. Bu gelişmelerden biri olan "koruyucu toprak işleme" sisteminde toprağı devirerek işleyen pulluğun yerini çizel almıştır. Çizel, cm iş derinliği ile toprak sıkışıklığının sorun olduğu yerlerde de kullanılmaktadır (9). Hoogmoed ve Derpsch (4), yaptıkları çalışmada, ağır diskaro, çizel ve diskli pulluğu Brezilya'nın Parana bölgesinde kırmızı topraklarda denemişler, çizelin, kullanılan diğer aletlere göre,9 ha/h iş başarısı ve 14,9 l/ha yakıt tüketimi ile en iyi sonucu verdiğini ortaya koymuşlar ve pulluğun giremediği ağır topraklarda alternatif olarak düşünülen çizelin olumlu sonuçlar verdiğini belirtmişlerdir. Keener ve Koller (7), 6 değişik bitki üretiminde uygulanan toprak işlemeye ilişkin olarak yapmış oldukları araştırmada, kulaklı pulluk (16", 3 soklu), çizel (7 ayaklı, işgenişliği 2,1 m), diskaro-yaylı ayaklı kültüvatör kombinasyonu (işgenişliği 3,7 m) kullanmışlar ve bunlara ilişkin yakıt tüketimlerini sırayla 25,3 l/ha, 13,6 l/ha ve 9,1 l/ha olarak bulmuşlardır. Araştırıcılar bu çalışma ile çizelin yakıt enerjisi yönünden pulluğa göre %5 tasarruf sağladığını saptamışlardır. Crowell ve Bowers (1), Güney Carolina'da 5 değişik toprak çeşidinde, farklı bitkilerin tarımında geleneksel yöntem, çizel-diskaro ve direkt ekim yöntemlerinde çeki gücü, yakıt ve zaman tüketimini belirlemeye çalışmışlar, kumlu-tınlı topraklarda yöntemlerin sırasıyla yakıt tüketimlerini 25,84 l/ha, 17,17 l/ha ve,69 l/ha bulmuşlardır. Bu çalışmada, son yıllarda ülkemizde anız bozmada ve koruyucu toprak işleme sisteminde yaygın olarak kullanılan yerli yapım iki çizelin, anızlı tarla koşullarında, farklı ayak diziliş konumlarında ve değişik çalışma hızlarında kullanımının, toprak batma direncine, çeki kuvveti gereksinmesine, yakıt tüketimine ve patinaja etkileri araştırılmıştır. MATERYAL ve YÖNTEM Tarla denemeleri, E.Ü.Ziraat Fakültesi ne ait Bornova'daki, ortalama boyu 12 cm olan buğday anızı bulunan araştırma tarlalarında yürütülmüştür. Deneme tarlalarının toprağı, kumlu-tınlı bünyeye (%61 kum, %15 kil, %24 mil) sahip olup, toprak nemi ortalama % 6,5 düzeyindedir. Deneme materyali olarak iki ayrı firma tarafından imal edilen yerli yapım 7 ayaklı çizeller kullanılmıştır (Şekil 1). Kullanılan çizellere ait teknik özellikler Çizelge 1'de topluca verilmiştir. Aletler, çalışma içinde I ve II simgeleri ile ifade edilmiştir. 16

3 Şekil 1. Denemelerde kullanılan çizellere ilişkin genel görünüş Çizelge 1. Denemelerde kullanılan iki ayrı çizele ait bazı teknik özellik ve ölçüler Teknik Özellik ve ölçüler I II Genel uzunluk (l) (mm) Genel genişlik (b) (mm) Genel yükseklik (h) (mm) Ağırlık (kg) İş genişliği (m) Ayaklar Ayakların bağlantı malzemesi döküm saç Ayakların dizilişi 2 sıra 2 sıra Ayak tipi (pimkesen) Rijid Rijid Ayak sayısı (adet) 7 7 Ayaklar arası mesafe (a) (mm) Uç demirleri Tipi dar dar İş genişliği (c) (mm) 6 6 Batma açısı (α) 2 14 Kesme açısı (β) Çeki kuvveti gereksinmesini belirleme ölçümlerinde, aletin bağlı olduğu traktör, araya bir dinamometre bağlanmak suretiyle ikinci bir traktörle çekme yöntemi (çift traktörle ölçme yöntemi) uygulanarak çekilmiştir. Bu amaçla arka tekerlekleri muharrik standart tip traktör (John-Deere 23) ve dört tekerleği muharrik (çift çeker) traktör (Fiat 8-66) kullanılmıştır. Dinamometre olarak Hottinger Baldwin Messtechnik U2A dinamometresi kullanılmıştır. Dinamometreden geçen değerler LA 54 model Laptop bilgisayarda toplanmıştır. 161

4 Ölçümle saptanan çeki kuvveti gereksinmesine ilişkin ortalama değerlerden yararlanarak, farklı hız ve ayak konumlarında çeki gücü gereksinmesi hesaplanmıştır. Patinajın belirlenmesi, traktör arka tekerleğine yerleştirilen optik algılayıcının tekerlek devrini sayması ve bu sayının teorik devir ile karşılaştırılması yöntemi ile gerçekleştirilmiştir (11). Yakıt tüketiminin saptanması amacıyla, yakıt pompası ile enjektör arasına yerleştirilen 3, mm 3 'lük hassasiyetle çalışan Kienzle marka yakıt ölçme cihazından yararlanılmıştır. Toprak batma direnci, Eijelkamp marka penetrometre ile saptanmıştır. Deneme tarlasında, çalışma öncesi üç değişik yerde penetrometre ölçümleri yapılmıştır. Aletlerle çalıştıktan sonra ise ayakların işlediği sıralar arasında ölçümler tekrarlanmıştır. Denemeler, I ve II aletlerinin iki farklı ayak diziliş (ön kirişte 3-arka kirişte 4 ayak (Ö3), ön kirişte 4-arka kirişte 3 ayak (Ö4)) konumunda ve üç farklı ilerleme hızında (V 1 =3.23 km/h, V 2 =5.14 km/h, V 3 =6.16 km/h) yürütülmüştür. Tarla denemelerinde aletler, deneme tarlasının müsaade ettiği derinlik olan 35 cm iş derinliğinde çekilerek çeki kuvveti, patinaj ve yakıt tüketimi değerleri ölçülmüştür. Ayrıca aletlerin, farklı çalışma konumlarındaki traktör direksiyon hakimiyetine ve şahlanmaya etkileri gözlenmiştir. Ölçümler, parsel içerisinde 3 m'lik mesafelerde, üç tekerrürlü olarak yapılmıştır. Çeki kuvveti ve çeki gücü gereksinmesinin, yakıt tüketiminin ve patinajın, ilerleme hızına, ayak diziliş konumuna ve aletlere göre değişimi, yapılan istatistiksel analiz ile irdelenmiştir (3). BULGULAR ve TARTIŞMA Denemelerde kullanılan iki ayrı çizelin, farklı ayak diziliş konumunda (ön kirişte 3- arka kirişte 4 ayak (Ö3) ve ön kirişte 4-arka kirişte 3 ayak (Ö4)), 35 cm iş derinliğinde ve üç farklı ilerleme hızında üç tekerrürlü olarak yapılan ölçümler sonucu belirlenen çeki kuvveti gereksinmesi değerlerinin ortalamaları ve bu çeki kuvveti değerlerinden gidilerek hesaplanan çeki gücü gereksinmesi değerleri Çizelge 2'de topluca verilmiş ve bunlara ait grafikler Şekil 2'de gösterilmiştir. Çizelge 2. Çizellerin, farklı ayak diziliş konumlarında ve farklı ilerleme hızlarında ölçülen çeki kuvveti gereksinmesi ve hesaplanan çeki gücü gereksinmesine ilişkin değerler Ayak Çeki kuvveti gereksinmesi Çeki gücü gereksinmesi (kw) (kn) Alet diziliş İlerleme hızı (km/h) İlerleme hızı (km/h) konumu I Ö Ö II Ö Ö

5 Çeki kuvveti gereksinmesi (kn) Çeki gücü gereksinmesi (kw) İlerleme hızı (km/h) İlerleme hızı (km/h) I-Ö3 I-Ö4 II-Ö3 II-Ö4 I-Ö3 I-Ö4 II-Ö3 II-Ö4 Şekil 2. Çizellerin çeki kuvveti ve çeki gücü gereksinmesi değerlerinin, farklı ayak diziliş konumuna ve farklı ilerleme hızına bağlı olarak değişimi Çizelge 2 ve Şekil 2'den de görüleceği gibi her iki çizelde de (I ve II) ön kirişe 3 ayak yerine 4 ayak bağlanması konumunda tüm ilerleme hızlarında daha yüksek çeki kuvveti ve çeki gücü gereksinmesi değerleri saptanmıştır. Özellikle, ikinci (vites) ilerleme hızı (5.14 km/h) ile çalışmada, ön kirişe 3 ayak yerine 4 ayak bağlanması durumunda Çizel I'de % 16.1, Çizel II'de % 83.5 daha fazla çeki kuvveti ve gücü gereksinmesi belirlenmiştir. Ayrıca her iki çizel de, aynı ilerleme hızında, önde 3 ayak bağlanması konumunda, diğer ilerleme hızlarına göre daha az çeki kuvveti gereksinmesi göstermiştir. Çeki kuvveti ve çeki gücü gereksinmesi için bulunan değerlerin varyans analizi yapılmıştır. Analiz sonucunda bulunan F hesap değerleri ile F tablo değerleri, α=.1 önem düzeyinde karşılaştırılmış ve sonuçlara ilişkin özet topluca Çizelge 3 de verilmiştir. Çizelge 3. Çeki kuvveti ve çeki gücü gereksinmesi için yapılan varyans analiz sonuçlarının özeti Değişkenler Çeki kuvveti gereksinmesi Çeki gücü gereksinmesi F hesap F tablo Önemlilik F hesap F tablo Önemlilik İlerleme hızı Önemli Önemli Ayak diziliş konumu Önemli Önemli Alet Önemsiz Önemsiz Çizelge 3 ün incelenmesinden de görüleceği gibi farklı ilerleme hızlarının ve ayak diziliş konumlarının, çeki kuvveti ve çeki gücü gereksinmesine etkileri istatiksel anlamda önemli bulunmuştur. Çalışmada ele alınan iki ayrı çizelin, farklı ayak diziliş konumlarının (Ö3 ve Ö4) ve farklı çalışma hızlarının, patinaja ve traktör yakıt tüketimine etkisini belirlemek için yapılan tekrarlı ölçümler sonucu elde edilen bulgulardan yararlanılarak hesaplanan değerler Çizelge 4'de ve bu değerlere ait değişimler Şekil 4'de verilmiştir. Çizelge 4. Çizellerin farklı ayak diziliş konumunda ve farklı ilerleme hızlarında oluşan patinaj ve yakıt tüketimi değerleri 163

6 Ayak Patinaj (%) Yakıt tüketimi (l/ha) Alet diziliş İlerleme hızı (km/h) İlerleme hızı (km/h) konumu I Ö Ö II Ö Ö Patinaj (%) Yakıt tüketimi (l/ha) İlerleme hızı (km/h) İlerleme hızı (km/h) I-Ö3 I-Ö4 II-Ö3 II-Ö4 I-Ö3 I-Ö4 II-Ö3 II-Ö4 Şekil 4. Çizellerin farklı çalışma konumlarında patinaj ve yakıt tüketimi değerlerinin ilerleme hızına bağlı olarak değişimi Çizelge 4 ve Şekil 4'ün incelenmesinden, ilerleme hızı arttıkça patinajın da arttığı görülmektedir. Patinaj değerleri Çizel I'de Çizel II'ye göre daha yüksek bulunmuştur. Bu da çizel ayaklarının batma ve kesme açılarının faklı olması ile açıklanabilir. Genel olarak, her iki çizelde de (I ve II) ön kirişe 3 ayak (Ö3) yerine 4 ayak (Ö4) bağlanması durumunda her bir ilerleme hızındaki patinaj değerleri arasında çok belirgin bir fark elde edilmemiştir. Her iki alet yakıt tüketimi açısından karşılaştırıldığında, Çizel I'in yakıt tüketimi, Çizel II'ye göre, her bir ilerleme hızında yaklaşık %5 daha yüksek bulunmuştur (Çizelge 4 ve Şekil 4). Aynı zamanda iki çizelde de ilerleme hızının artması sonucu genel olarak yakıt tüketiminde (oransal olarak azda olsa) bir azalma görülmüştür Patinaj ve yakıt tüketimi için bulunan değerlerin varyans analizi yapılmıştır. Analiz sonucunda bulunan F hesap değerleri ile F tablo değerleri, α=.1 önem düzeyinde karşılaştırılmış ve sonuçlara ilişkin özet topluca Çizelge 5 de verilmiştir. Çizelge 5. Patinaj ve yakıt tüketimi için yapılan varyans analiz sonuçlarının özeti Değişkenler Patinaj Yakıt tüketimi F hesap F tablo Önemlilik F hesap F tablo Önemlilik İlerleme hızı Önemli Önemli Ayak diziliş konumu Önemsiz Önemli Alet Önemli Önemli Çizelge 5 in incelenmesinden de görüleceği gibi, istatiksel anlamda patinaja, farklı ilerleme hızlarının ve aletlerin etkisi önemli, ayak diziliş konumlarının etkisi önemsiz bulunmuştur. Farklı ilerleme hızlarının, ayak diziliş konumlarının ve aletlerin, istatistiksel anlamda yakıt tüketimine etkileri ise önemli bulunmuştur. 164

7 Deneme parsellerinde deneme öncesi ve sonrası yapılan penetrometre ölçümlerine ait değerler Şekil 5'de verilmiştir. Deneme sonrası ölçümler her iki çizel içinde ayakların işlediği sıralar arasında yapılmıştır. Deneme parsellerinde aletlerle 35 çalışmadan önce, 26 cm derinlikte 3 ortalama 25 N/cm 2 Toprak batma direnci (N/cm²) Batma derinliği (cm) İşlenmemiş Çizel I Çizel II Şekil 5. Deneme öncesi ve sonrası her iki çizel için saptanan penetrometre değerlerinin, batma derinliğine göre değişimi ayaklarının batma ve kesme açılarının farklı olması ile açıklanabilir. 'lik batma direnci gösteren sert bir tabaka bulunmaktadır (Şekil 5). Her iki çizel ile yapılan çalışmadan sonra, 26 cm derinlikte söz konusu sert toprak katmanı oldukça iyi bir şekilde gevşetilmiş ve bu derinlik için toprağın batma direnci yaklaşık 1 N/cm 2 olarak bulunmuştur. Çizeller birbiriyle karşılaştırıldığında, yaklaşık 15 N/cm 2 batma direncinde Çizel II'nin (36 cm), Çizel I'e (26 cm) göre toprağı daha iyi gevşettiği belirlenmiştir. Bu da çizel SONUÇ Denemelerde her iki çizelde de (I ve II) ön kirişe 3 ayak yerine 4 ayak bağlanması konumunda, tüm ilerleme hızlarında daha yüksek çeki kuvveti ve çeki gücü gereksinmesi değerleri bulunmuştur. Örneğin ikinci vites ilerleme hızı (5.14 km/h) ile çalışmada, ön kirişe 3 ayak yerine 4 ayak bağlanması durumunda Çizel I'de % 16.1, Çizel II'de % 83.5 daha fazla çeki kuvveti ve gücü gereksinmesi belirlenmiştir. Bu artışlar değer olarak biraz daha az da olsa diğer ilerleme hızlarında da saptanmıştır. Her iki çizelde de ilerleme hızı arttıkça patinajın da arttığı belirlenmiştir. Deneme tarlasının müsaade ettiği 35 cm iş derinliğinde gerçekleştirilen çalışmadan sonra yapılan penetrometre ölçümleri sonucunda, her iki çizelde de, 26 cm derinlikteki toprak katmanının oldukça iyi bir şekilde gevşetilmiş olduğu belirlenmiş ve bu derinlik için toprağın batma direnci yaklaşık 1 N/cm 2 olarak bulunmuştur Yapılan çalışmada her iki çizelde de, farklı ilerleme hızlarının, ayak diziliş konumlarının ve aletlerin, yakıt tüketimine etkileri istatistiksel anlamda önemli, patinaja ise, farklı ilerleme hızlarının ve aletlerin etkisi önemli, ayak diziliş konumlarının etkisi önemsiz bulunmuştur. SUMMARY 165

8 FUNCTIONAL EFFICIENCY (ITS EFFECT ON SOIL) AND RUNNING CHARACTERISTICS OF THE CHISEL AT DIFFERENT ORDER OF ITS LEGS AND WORKING SPEEDS In mechanised farming, heavy farm traffic causes soil compaction which deteriorates the infiltration of the soil. One of the best tillage tool for cutting and loosening the soil without inversion is of heavy cultivator which is called chisel. Chisel has become a substitute for plows especially in conservational tillage system which is one of the recent developed tillage system reducing the soil profile area. In this study, the effect of different order of legs and the tillage speed at loose straw conditions on penetration resistance, draft, fuel consumption, and slip of home-made two chisels which are widely used for loosening the straw in conservational tillage system were examined. Results show that the position of four legs at front increased the draft significantly. The effect of the tillage speed and the order of the legs on draft has been found statistically significant. Both chisels required less draft force with tillage speed at second gear (5.14 km/h) and three legs mounted at front. In this research, the effect of different order of legs and the tillage speed on fuel consumption has been found statistically significant; for slip, speed was significant but the order of the legs was found not significant. LİTERATÜR 1. CROWELL,G.,BOWERS,J.R.,1986. Tillage Energy Requirements. ASAE Paper No: For Presantation at the 1986 Winter Meeting.Chicago. 2. DİLMAÇ,M.,1985.Toprak İşleme Aletlerinin Teori, Hesap ve Konstrüksiyonu.T.Z.D.K. Mesleki Yayınları No:36,Zonguldak. 3. DÜZGÜNEŞ,.O.,KESİCİ,T.,KAVUNCU,O.,GÜRBÜZ,F.,1987.Araştırma ve Deneme Metodları (İstatistik Metodları-II). A.Ü. Ziraat Fakültesi Yayınları. No.121. Ankara. 4. HOOGMOED,W.B.,DERPSCH,R.,1985. Chisel Ploughing as an Alternative Tillage System in Parana, Brazil. Soil and Tillage Research, 6.S: KEÇECİOĞLU,G.,1964. Toprak Kanalında Çeşitli Toprak İşleme Aletleri Üzerinde Bir Araştırma. E.Ü.Z.F. Ziraat Alet ve Makinaları Kürsüsü. Doktora Tezi, Bornova-İzmir. 6. KEÇECİOĞLU,G.,ÇAKIR,E.,1989. Buğday ve Mısır Bitkilerinde Çizel ve Pullukla Toprak İşlemede Enerji Gereksinimi. E.Ü.Araş.Fonu, Araştırma Raporu, No:126. Bornova-İzmir. 7. KEENER,M.H.,KOLLER,L.W.,1975. Energy Production by Field Crops. ASAE Annual Meeting. Paper No: MUTAF,E.,1984.Tarım Alet ve Makinaları. E.Ü.Z.F. Yayınları No:218,İzmir. 9. ÖNAL,İ.,AYKAS,E.,1992. Tahılda Koruyucu Toprak İşlemeye Uygun Ekim Teknikleri. Tarımsal Mekanizasyon 14. Ulusal Kongresi. S:74-89,Samsun. 1. ÖZDEMİR,Y.,KURTAY,T.,1977. Tarım Makinelerinin Esasları. Çeviri (Yazanlar: Bainer- Kepner-Barger). İ.T.Ü. Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Yayınları No: 116, İstanbul. 11. UÇUCU,R.,1995. Tarım Makinaları İşletme ve Bakım Tekniği Ders Notları. E.Ü.Z.F. Tarım MakinalarıBölümü, Bornova-İzmir. 166