Farklı Tip Sap Parçalama Makinalarının Bağ Çubuklarını Parçalama Etkinliklerinin Belirlenmesi

Transkript

1 2 6. T a r ı m s a l M e k a n i z a s y o n U l u s a l K o n g r e s i, E y l ü l 2 1, H a t a y Farklı Tip Sap Parçalama Makinalarının Bağ Çubuklarını Parçalama Etkinliklerinin Belirlenmesi Ġkbal DERELĠ 1, Engin ÇAKIR 1 1 Ege Üniversiteis, Ziraat Fakültesi, Tarım Makinaları Bölümü, Ġzmir engin.cakir@ege.edu.tr Özet: Ülkemiz açısından önemli bir potansiyel kaynak olan budanmıģ bitkisel materyalin organik madde olarak yeniden toprağa kazandırılmasında, etkin bir Ģekilde parçalama oldukça önemlidir. Bu çalıģmada, bağlarda budama sonrası çubukların parçalanmasında kullanılan farklı bıçak tipileri ve rıotor devirlerine sahip sap parçalama makinalarının, üç farklı ilerleme hızındaki performans değerleri belirlenmiģtir. AraĢtırma sonuçlarına göre; makina ve hız, güç tüketiminde istatistiksel olarak önemli bulunmuģtur. En düģük güç tüketimi 4,6 hp m -1 değeri ile prototip 1 makinasında ölçülürken, geleneksel sap parçalama makinası, 1 m s -1 ilerleme hızında 6,3 hp m -1 değeri ile yüksek güç tüketimine sahip makina olarak belirlenmiģtir. Yakıt tüketimi sonuçlarına göre, makina ve hız, istatistiksel olarak önemli bulunmuģtur. Prototip 1 4,11 L h -1 m -1 yakıt tüketimine sahipken, geleneksel sap parçalama makinası 4,13 L h -1 m -1 yakıt tüketimine sahiptir. Makinaların çubuk parçalama etkinlikleri istatistiksel olarak önemli bulunmuģtur. Yapılan ölçümler sonucunda -1 cm parçalama aralığında en yüksek parçalama miktarı % ile prototip 1 sap parçalama makinasına aittir. Bağ çubuklarında 1 cm ve üzerinde parçalanmıģ çubuk yoğunluğunda (etkin bir parçalamanın yapılmadığı oran) en yoğun parçalanmıģ çubuk miktarı % ile geleneksel sap parçalama makinasına ait olduğu belirlenmiģtir. Anahtar kelimeler: Sap parçalama makinaları, sap parçalama, bağ budama çubukları, birim güç tüketimi, birim yakıt tüketimi Defining the Effects of Different Stalk Choppers on the Performance of Chopping Stalks Abstract: It is important to chop the stalks from pruned vineyard for gaining as an organic material in the soil which could be very good potential source for Turkey. The objective of this paper was to determine the cutting performance of different design of stalk choppers with different blade and rotational speed. According to the results, machine type and forward speeds were found statistically significant for power requirements of the machines. The lowest unite power requirement was found in prototype machine 1 as 4,6 hp m -1 while the highest unite power requirement of 6,3 hp m -1 was needed by conventional machine at 1 m s -1 forward speed. According to statistical results of fuel consumptions of the machines, machine type and forward speeds were found statistically significant for fuel consumptions of the machines. The highest unite fuel consumption was found in conventional machine as 4,13 L h -1 m -1, while prototype machine 1 required 4,11 L h -1 m -1 unite fuel consumption. The chopping effectiveness of the machines were found statistically significant. Prototype 1 had the highest chopping effectiveness in the range of -1 cm chopped stalk length with % 62.92, whereas, conventional machine could chop the stalk over 1 cm length (unwanted chopped stalk length) with % Keywords: Stalk choppers, stalk chopping, pruned vineyard stalks, unite power requirement, unite fuel consumption. ĠRĠġ Türkiye bağcılık için elveriģli iklim kuģağı üzerindedir. Asmanın gen merkezi olmasının yanı sıra, son derece eski ve köklü bağcılık kültürüne sahiptir. 7-8 bin yıl öncesine kadar uzanan bu kültür, ekolojik koģulların yarattığı avantajlarla bütün bölgelerde yapılabilmektedir. Birçok araģtırıcının bağcılığın anavatanı olarak belirttiği Anadolu da oluģan bütün medeniyetler, bağcılık kültürüyle yaģamıģlardır. (A. AltındiĢli, 1997(b)) 67

2 2 6. T a r ı m s a l M e k a n i z a s y o n U l u s a l K o n g r e s i, E y l ü l 2 1, H a t a y Bağcılık konusunda dünyada önde gelen ülkelerden birisi olan Türkiye de 25 yılı istatistiklerine göre 516. hektar bağ sahası bulunduğu ve ton yaģ üzüm üretildiği kaydedilmiģtir. Dünyada bağcılığın yapılabileceği en uygun enlem dereceleri arasında yer alan ülkemizde yalnız Ağrı ilinde bağcılık yapılmadığı, diğer bütün illerimizde bağ sahasına ve üzüm üretimine rastlandığı bilinmektedir. (Ġlter ve AltındiĢli, 27) Tarım bölgeleri düzeyinde bağ alanı ve üzüm üretimi incelendiğinde, uzun yıllardan bu yana olduğu gibi, ülkemiz bağ alanlarının %33 üne sahip olan Ege bölgesi, üretimin % 43,3 ünü karģılayarak birinci sırada yer almaktadır. Bağ alanlarının %18,2 sine sahip olan ve üretimin %13,8 ini karģılayan Orta güney tarım bölgesi ise üçüncü sıradaki yerini korumaktadır. (Çelik vd., 23) Ülkemizde meyve ağacı popülasyonu yaklaģık 566 milyon adettir. Meyve ağaçlarının budanması sonucu oldukça fazla budama artığı ortaya çıkmaktadır. Örneğin zeytin ağaçlarının budanması sonucu ortaya çıkan atık miktarı yaklaģık,5 milyon ton, asmaların budanması sonucu elde edilen atık miktarı iģe yaklaģık,8 milyon tondur. (Acaroğlu vd., 1999) Bağlarda budama sonrası açığa çıkarılan bağ çubuklarının değerlendirilmesi son zamanlarda koruyucu toprak iģleme sistemlerinde oldukça yaygın kullanılan bir yöntemdir. Bu amaçla kullanılan sap parçalama makinaları, bağ çubuklarını belirli bir boyuta parçalayarak daha sonra toprakta gömülmek üzere toprak yüzeyine bırakmaktadır. ParçalanmıĢ çubukların kolaylıkla toprağa karıģtırılıp çubukların çürüme sürecinin hızlandırılması ve bu amaçla kullanılacak toprak iģleme aletlerinin tıkanma yapmadan, sorunsuz çalıģabilmesi için çubuk materyallerinin belirli bir uzunlukta parçalanması esastır. Sap parçalama makinasında parçalama boyuna etki eden parametreler arasında bıçak Ģekli, rotor devri, ilerleme hızı ve materyal yoğunluğu baģlıca faktörler olarak sayılabilir. Bu çalıģmada, bağlarda budama sonrası çubukların parçalanmasında kullanılan sap parçalama makinalarının farklı bıçak tipleri ve rotor devirlerinde performans değerleri belirlenmiģtir. Bu amaçla farklı Ģekil ve sayıdaki bıçaklara sahip sap parçalama makinasının farklı hız, ve bıçak devrine bağlı olarak çubuk parçalamadaki baģarısı, yakıt ve güç tüketimleri ölçülmüģtür. MATERYAL ve YÖNTEM Materyal Denemeler Manisa ilinin Muradiye beldesinde bulunan Manisa Bağcılık ve AraĢtırma Enstitüsünde yapılmıģtır. Deneme sırasında kullanılan bağ çeģidi Sultani Çekirdeksiz üzüm çesidi olup Ege bölgesinde en çok yetiģtirilen bağ çeģididir. Ege bölgesi Sultani Çekirdeksiz bağlarında, genel olarak ara ve dikim mesafeleri 3x2, (sıra arası 3 m, sıra üzeri 2 yada 2.5 m) olarak uygulanmaktadır. Buna göre bağlarda dekarda 133 ila 166 adet asma yer almaktadır.(a. AltındiĢli, 1997 (a), AltındiĢli vd.,1998) Bağların sıra arası mesafesi 3 m ve bağların sıra uzunlukları 9 m dir. Asmaların terbiye Ģekli T sistemi Ģeklindedir. Denemelerde 2 sap parçalama makinası kullanılmıģtır. Bunlar; eleneksel sap parçalama makinası (eleneksel Makina ) (ġekil 1-2), Sap parçalama makinası Prototip 1 (Prototip 1) (ġekil 3) eleneksel sap parçalama makinası günümüzde hasat sonrasında tarla yüzeyinde kalan ürünleri parçalamakta kullanılan makinalardır. Bu makinalar genellikle yurtdıģında imal edilen sap parçalama makinalarının kopyalarıdır. Makina üç nokta askı düzenine bağlanıp kuyruk mili ile tahrik edilen yarı asma tip bir makinadır. Makina esas yapı olarak; üç nokta bağlantı düzeni, hareket iletim organları, üzerinde parçalama bıçaklarının bulunduğu bir bıçak tahrik mili, gövdeyi oluģturan saç muhafaza, makinanın dengesini sağlayan silindir ve iki adet kızaktan oluģmaktadır. eleneksel makinaya ait rotor devri 192 d/d dır. 68

3 2 6. T a r ı m s a l M e k a n i z a s y o n U l u s a l K o n g r e s i, E y l ü l 2 1, H a t a y Yöntem 1. eleneksel sap parçalama makinası ġekil ġekil 2. eleneksel sap parçalama makinasının bıçaklarının görünüģü Sap parçalama makinası prototip 1 eleneksel sap parçalama makinalarında karģılaģılan sorunlar göz önüne alınarak T.C. Sanayi Bakanlığı nın desteklediği, Yurdusar Tarım Makinaları Turizm ve Ticaret A.ġ firması ve Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü nün ortak yürüttüğü SANTEZ projesi kapsamında geliģtirilmiģ ilk prototip sap parçalama makinasıdır. Makina üç nokta askı düzenine bağlanıp kuyruk mili ile tahrik edilen yarı asma tip bir makinadır. Makina esas yapı olarak; üç nokta bağlantı düzeni, hareket iletim organları, üzerinde parçalama bıçaklarının bulunduğu bir bıçak tahrik mili, gövdeyi oluģturan saç muhafaza, makinanın dengesini sağlayan silindir ve iki adet kızaktan oluģmaktadır. Prototip 1 makinasına ait rotor devri 129 d/d dır. Denemeler sırasında, bağlarda budama sonucu tarla yüzeyine bırakılan bağ çubukları, geleneksel ve prototip 1 olmak üzere 2 farklı makina kullanılarak, sabit materyal yoğunluğunda ve 3 ilerleme hızında parçalanmıģtır. Ġlerleme hızları sırası ile.4,.6 ve 1m s -1 'dir. Makinaların performanslarının belirlenmesi amacıyla, farklı hızlarda güç, yakıt tüketim değerleri ve parçalama etkinlikleri ölçülmüģtür. Her bir uygulama sonrası, çubuk parçalama kalitesi, iģlem sonrası alınan örnek materyallerle belirlenmiģtir. Bu amaçla budama esnasında ve parçalama sonrası materyalin nemleri ve parçalama etkinliği (çubuk uzunluğuna bağlı parçalama oranı) ölçülmüģtür. Bağ çubuklarının nem değeri % 45 olarak ölçülmüģtür. Deneme alanının çubuk yoğunluğu miktarı metre karede bulunan çubuk miktarının tartılması ile elde edilmiģtir. Buna göre parsel içerisinde bulunan çubuk yoğunlukları 59 gr m -2 ile 15 gr m -2 arasındadır. Makinaların çubuk parçalama esnasındaki güç ölçümleri, kuyruk miline bağlı torkmetre ile yapılmıģtır. Makinaların güç tüketimleri torkmetre den ölçülen tork değeri ve aģağıda verilen formül yardımıyla hesaplanmıģtır. Makinalar arasında kıyaslama yapabilmek için birim güç tüketimi hesaplanmıģtır. Birim güç tüketimleri, güç tüketim değerlerinin makinanın iģ geniģliğine bölünmesi ile belirlenmiģtir. P torque dir. EĢitikte; T.2. n b.6 P = özgül güç (hp m -1 ), T = Tork (kgm), n = Kuyruk mili dönüsü (d/d), b = Makinanın iģ geniģliği (m) dır. ġekil 3. Sap parçalama makinası Prototip 1 Tork ölçümleri Digitech marka torkmetre ile yapılmıģtır. Traktör kuyruk miline bağlanan torkmetrenin sinyal çıkıģları ADAM modüllerine bağlanmıģ ve modülerden alınan sinyaller bilgisayar ortamına kaydedilmiģtir (ġekil 4). 69

4 üç Tüketimi/İş eniş liği,hp/m 2 6. T a r ı m s a l M e k a n i z a s y o n U l u s a l K o n g r e s i, E y l ü l 2 1, H a t a y ġekil 4. Tork ölçüm sistemi Yakıt ölçümünde Kracht marka yakıt ölçer kullanılmıģtır. Yakıt ölçerden alınan veriler ADAM modülleri ile bilgisayar ortamına aktarılmıģtır. üç tüketimimde olduğu gibi, makinalar arasında kıyaslama yapabilmek için birim yakıt tüketimi hesaplanmıģtır. Birim yakıt tüketimi, hesaplanan yakıt tüketim değerlerinin makinanın iģ geniģliğine bölünmesi ile belirlenmiģtir. Deneme deseni tesadüf blokları Ģeklinde oluģturulmuģ ve deneme 3 tekerrürlü olarak düzenlenmiģtir. Verilerin değerlendirilmesinde ve varyans analizlerinde COSTAT istatistik paket programından yararlanılmıģtır. (Anonim, 1988). ARAġTIRMA BULULARI ve TARTIġMA AraĢtırma sonuçlarına göre; makina ve hız, güç tüketiminde istatistiksel olarak önemli bulunmuģtur En düģük güç tüketimi 4.6 hp m -1 değeri ile prototip 1 makinasında ölçülürken, geleneksel sap parçalama makinasının, 1 m s -1 ilerleme hızında 6,3 hp m -1 değeri ile en yüksek güç tüketimine sahip makina olarak belirlenmiģtir. eleneksel makina özellikle 1 m s -1 ilerleme hızında yeterli parçalama zamanı bulamadığı için parçalama yapamamaktadır. Ġlerleme hızı arttığı oranda makina parçalama için gerekli zamanı bulamamaktadır. ġekil 5 te görüldüğü gibi prototip 1 her bir hızda minimum güç tüketimine sahipken, geleneksel sap parçalama makinasının maksimum güç tüketimine sahip olduğu görülmektedir. Her iki makina içerisinde tüm ilerleme hızlarında en az birim güç tüketimine (ilerleme hızı 1 de 3,5 hp m -1 ) sahip olan makina prototip 1 olmuģtur. En yüksek güç tüketimine (ilerleme hızı 1 de 6,3 hp m -1 ) sahip olan makina ise geleneksel makina olarak bulunmuģtur. Bu değerler tüm ilerleme hızlarında aynı oranda değiģim göstermiģtir. ġekil 6 da görüldüğü gibi Ġlerleme hızları 1 ve 3 te geleneksel makina prototip 1 makinasına göre daha az yakıt tüketmiģtir. eleneksel makina ilerleme hızı 1 ve 3 te sırası ile 2,93 ve 5,26 L h -1 m -1 yakıt tüketmiģtir. Prototip 1 makinası ise aynı ilerleme hızlarında 3,12 ve 5,56 L h -1 m -1 yakıt tüketmiģtir. Ġlerleme hızı 2 de ise Prototip 1 makinası 3,77 L h -1 m -1 ile geleneksel makinaya göre daha az yakıt tüketmiģtir. Prototip 1 makinasının devri geleneksel makinaya göre düģük olduğu için daha iyi bir sap parçalama etkinliğini minimum güç tüketiminde sağlarken, parçalama etkinliği yüksek olması nedeni ile yakıt tüketim değerleri geleneksel makinaya çok yakın ancak yüksek çıkmıģtır. 7 6 B irim üç T üketimi HIZ 1 HIZ 2 HIZ 3 ġekil 5. eleneksel ve Prototip 1 sap parçalama makinalarının.4,.6 ve 1 m s -1 ilerleme hızlarında güç tüketim değerler. 7

5 Sap Parçalama Etkinliği (%) Sap Parçalama Etkinliği (%) Y a kıt T üketimi/iş eniş liğ i, L /h.m 2 6. T a r ı m s a l M e k a n i z a s y o n U l u s a l K o n g r e s i, E y l ü l 2 1, H a t a y B irim Y a kıt T üketimi HIZ 1 HIZ 2 HIZ 3 ġekil 6. eleneksel ve Prototip 1 sap parçalama makinalarının.4,.6 ve 1 m s -1 ilerleme hızlarında yakıt tüketim değerleri. Hız CM >1 CM Parçalanmış Çubuk Uzunluk Aralığı (cm) ġekil 7. eleneksel ve Prototip 1 sap parçalama makinalarının.4 m s -1 ilerleme hızındaki -1 cm ve 1 cm (sap boyutu) üzeri parçalama etkinliği. HIZ CM >1 CM Parçalanmış Çubuk Uzunluk Aralığı (cm) ġekil 8. eleneksel ve Prototip 1 sap parçalama makinalarının.6 m s -1 ilerleme hızındaki, -1 cm ve 1 cm (sap boyutu) üzeri parçalama etkinliği. 71

6 Sap Parçalama Etkinliği (%) 2 6. T a r ı m s a l M e k a n i z a s y o n U l u s a l K o n g r e s i, E y l ü l 2 1, H a t a y Hız Parçalanmış Çubuk Uzuznluk Aralığı (cm) ġekil 9. eleneksel ve Prototip 1 sap parçalama makinalarının 1 m s -1 ilerleme hızındaki, -1 cm ve 1 cm (sap boyutu) üzeri parçalama etkinliği. Sap parçalama makinalarında yapılan ölçümler sonucunda -1 cm parçalama aralığında en yüksek parçalama miktarı ġekil 7 de görüldüğü gibi % 62,92 ile prototip 1 sap parçalama makinasına aittir. ParçalanmıĢ çubukların, 1 cm ve üzeri parçalama aralığındaki dağılımı ise en düģük değer olan % 37,7 oranı ile yine prototip 1 e aittir. ġekil 7 de ilerleme hızı 1 e ait değerlerin grafiği verilmiģtir. ġekil 8 ve 9 da ise diğer ilerleme hızlarındaki parçalama etkinlikleri verilmiģtir. Tüm ilerleme hızlarında prototip 1 makinası daha etkin bir parçalama sağlamıģtır. Her iki makina içersinde parçalama performansı açısından en iyi değerler prototip 1 sap parçalama makinasında ölçülmüģtür. Yapılan istatistiksel değerlendirmeye göre ilerleme hızının sap parçalama etkinliği ile iliģkisi olmadığı belirlenmiģtir. enel olarak sonuçlar incelendiğinde bağ çubuklarının parçalanmasnda iki makina içerisinde en uygun makina; en etkin parçalama, en az güç ve en uygun yakıt tüketimine sahip prototip 1 makinası bulunmuģtur. Makina SANTEZ projesi kapsamında halen geliģtirilmekte olup, farklı bıçak kullanarak sadece bıçakların değiģtirilmesiyle tek tip bir sap parçalama makinasının tüm ürünlerde (mısır ve pamuk sapları, buğday anızı vb.) etkin bir parçalama yapabilmesi amaçlanmaktadır. Tüm ürünlerde kullanılabilecek bir sap parçalama makinası çiftçiyi makina alımında teģvik edecektir LĠTERATÜR LĠSTESĠ Acaroğlu, M., Aksoy, A.S., Öğüt, H, The Potential Of Biomass And Animal Waste Of Turkey And The Possibilities Of These As Fuel In Thermal enerating Stations. Energy Sources, Volume 21, Number 4 Taylor&Francis. USA., 21, 4, , 1999 AltındiĢli, A., E. Ilter and F.Ö. AltındiĢli, 2, A Three-Year Comparative Study On Organic And Conventional Table rape rowing With Sultanina Cv. Ġn The Aegean Region Of Turkey. 4th International Symposium On Table rape, La Serena,Chile, November 28 AltındiĢli, A., 1997, (a) Çekirdeksiz Kuru Üzümde Ürün Değerlendirme ve Tarımsal Sanayi. Ege Bölgesinde Çekirdeksiz Kuru Üzümün Bugünkü Durumu, eleceği, Sorunları ve Çözüm Önerileri Paneli, 14. Ekim.1996, Ege Tarımsal AraĢtırma Enstitüsü, Menemen, Ġzmir. Yay AltındiĢli, A., 1997, (b) Viticoltura Biologica e Sostenible in Turchia (Organic and Sustainable rape rowing in Turkey). Agricoltura Biologica e Sostenibile Nel Mediterraneo, maggio 1997, Catania-Italy, Anonim, COSTAT statistical package for analysis of variance. Anonim, 1998, , Ege üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü Deney Raporları Çakır, E., Yalçın, H., Aykas,. E., Dereli, Ġ., 29 Organik Tarımda Koruyucu Toprak ĠĢleme Yöntemleri ve Uygulanabilirliği, 1st International Congress on lobal Climate Changes & Agriculture, Tekirdağ Çakır, E., 1995, The mechanics of Cutting Plant Residues on a Rigid and Soil Surface, Thesis of Doctora of Philosophy, Auburn, USA Ġlter, E., AltındiĢli, A., 27,Türk sultanları çekirdeksiz kuru üzüm, kuru incir, kuru kayısı. Ege kuru meyve ve mamülleri ihracatçılar birliği. Ġzmir (sayfa 3-48, 139 ) Polat, R., 29, A study on the chopping and mixing soil of cotton stalks, Faculty of Agriculture, Department of agricultural Machinery, University of Harran, ġanlıurfa 72

7 2 6. T a r ı m s a l M e k a n i z a s y o n U l u s a l K o n g r e s i, E y l ü l 2 1, H a t a y TÜĠK, 28, Tarımsal alet ve makine sayıları, =13 Sterrett, k., r., sheldon, w., m., 28, Design and Uses of Choppers and Shredders, EriĢim Tarihi: , Washington Bender, A., 1991, Device for Chopping Straw, United States Patent, Sweden, EriĢim Tarihi: Hobbs, O., K., 1997, Metod and Apparatus for Pulling and Chopping Plant Stalks, United States Patent, USA, EriĢim Tarihi: