Hidrostatik Dümenleme Sistemine Sahip Bazı Traktörlerde Farklı Çalışma Şartlarında Dümenleme Etkinliğinin Belirlenmesi *

Transkript

1 Tarımsal Mekanizasyon 2. Ulusal Kongresi, -8 Eylül 2, Çanakkale 115 Hidrostatik Dümenleme Sistemine Sahip Bazı Traktörlerde Farklı Çalışma Şartlarında Dümenleme Etkinliğinin Belirlenmesi * Gülden Özgünaltay Engin Çakır Ege Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, 51, -Bornova / İzmir ÖZET Bu çalışmada, hidrostatik dümenleme sistemine sahip bazı traktörlerde farklı çalışma şartlarına bağlı olarak dümenleme etkinliğinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Araştırma materyali olarak ülkemizde en çok kullanılan iki marka; New Holland-Trakmak (Model: TD 95D) ve Massey Ferguson (Model:.85 D) traktörü seçilmiş ve bu iki traktörün farklı zemin ve koşullarda dümenleme etkinliği ölçülmüştür. Traktörler, asfalt ve sürülmüş tarla yüzeyi olmak üzere iki farklı zeminde, alet bağlanarak yüklü, alet bağlanmadan yüksüz olarak, 1 m/s, 1,2 m/s ve 2 m/s lik üç farklı dönme hızında, üç değişik tekerlek açısında 15º, º ve 45º (tam dümenleme), tek aks tahrikli ve iki aks tahrikli olarak dümenlenmiştir. Dümenleme etkinliği olarak dönme yarıçapı, tekerlek tur sayısı ve dönme zamanı ölçülmüştür. Yük olarak 42 kg kütleye sahip tandem diskaro kullanılmıştır. Araştırma sonuçlarına göre; dönme açısındaki 15 º den 45 º ye değişim DDYÇ yi eksponensiyel olarak azaltmış, traktörlerin tek aks tahrikli (2 WD) veya çift aksı tahrikli (4 WD) kullanımı düşük hızda DDYÇ yi arttırırken yüksek hızda ise azaltmış, ve 2 m/s ilerleme hızında traktörün 4 WD kullanımı tur sayısını azaltmıştır. Anahtar Kelimeler: Traktör, hidrostatik dümenleme, dümenleme etkinliği, dönme yarıçapı Determination of Steering Effectiveness of Some Tractors Having Hydrostatic Steering System in Different Working Conditions ABSTRACT In this research, steering effectiveness of some tractors having hydrostatic steering system in different working conditions was determined. In research, two most used and common tractor brand in Turkey; New Holland-Trakmak and Massey Ferguson tractors were used in different working ground and steering conditions. Tractors were steered in asphalt road and tilled soil with three turning speeds of 1 m/s, 1,2 m/s and 2 m/s, three steering angles of 15º, º and 45º (full turn), two wheel drive or four wheel drive conditions with load or no load on three-point-hitch. In each condition, turning radius, tire tour, and turning time were measured as steering effectiveness. For loading conditions disc harrow with 42 kg mass was hitched on three-point-hitch of the tractor. Keywords: Tractor, hydrostatic steering, steering effectiveness, turning radius. GİRİŞ İnsanoğlunun beslenme, barınma ve giyinme gibi giderek artan temel ihtiyaçları için vazgeçilmez kaynak tarımdır. Birim alanda daha nitelikli ve daha nicelikli bir tarımsal üretim için yeni ve ileri üretim teknolojilerinin uygulanması gerekir. Bu gereksinim sonucunda ulaşılan en büyük sonuç teknoloji üretimidir ve günümüzde artan teknolojik gelişmelerden her alanda olduğu gibi tarım sektörü de etkilenmektedir. Traktör; beraberinde çalışan çeşitli makinalarla, üretim işlemlerinin kısa sürede, zahmetsiz ve düşük maliyetlerle yapılmasını sağlayan; modern tarımın vazgeçilemez aracıdır. Tarımda makina yatırımlarının yaklaşık yarısını traktör yatırımı oluşturmaktadır. Tarımda anahtar makina konumundaki traktörün teknik ve ekonomik kullanımı ancak traktör hakkında yeterli düzeyde bilgi sahibi olunmasıyla mümkündür (Keçecioğlu ve Gülsoylu, 2). Bir ülkedeki traktör parkının büyüklüğü ve niteliği, o ülke tarımının gelişmişliğinin önemli göstergelerindendir (Evcim, 24). Türkiye, 2 yılı itibarı ile hektar başına traktör sayısı bakımından 9,841 adet ile dünya genelinde 7. sıradadır. Ülkemizde 1985 yılında 152. adet olan yıllık üretim kapasitesi, üretici firma sayısının azalması ile 199 lı yıllardan itibaren azalarak 2 yılında 8. adet seviyesine gerilemiştir. Traktör üretim sektöründe en iyi yıllardan biri olan 2 yılında bile traktör üretim kapasitesinin %41 i kullanılabilmiş, bu değer 2 yılında % düzeyine kadar gerilemiştir (UZEL Mak. San. ve Tic. A.Ş., 24). 2 yılı itibarıyla üretilen traktör sayısı 7.44 iken, 21 yılında adete, 22 yılında 1.52 adete kadar düşmüştür. 2 yılında ciddi bir * E.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsünde yapılmış yüksek lisans tezi özetidir.

2 11 Tarımsal Mekanizasyon 2. Ulusal Kongresi, -8 Eylül 2, Çanakkale artış ile bu rakam adete ve 24 yılında 8.27 adete yükselmiştir. Ülkemiz tarımındaki traktör sayısı oranı ise düşüktür yılları arasında traktör parkında yakalanan büyüme, takip eden yıllarda ancak 2 24 yılları arasında yakalanmıştır. Çiftçi gelirleri ve ülke ekonomisindeki istikrarsızlık nedeniyle, Türkiye traktör satışları yıldan yıla büyük dalgalanmalar göstermiş, bunun sonucunda traktör parkının yaş ortalaması da değişken bir seyir izlemiştir Traktör Parkı nın oluşmasında yerli traktör sanayiimizin önemli katkısı olmuştur. Yerli traktör sanayii yurt geneline hakimdir. Mevcut traktör parkının %88 gibi büyük çoğunluğunun yerli modellerden oluştuğu tahmin edilmektedir (Evcim Ü., 24). Ayrıca son yıllarda ihracatta da belirgin şekilde artış görülmüştür. Günümüz traktörleri kapasite ve kullanım şartlarına bağlı olarak hızlı bir değişim göstermektedir. Traktörler daha güçlü ve yüksek kapasiteli olmasının yanında, sürücüye en rahat kullanımı da vermek için dizayn edilmektedir. Bu amaç doğrultusunda gelişmeye devam eden traktör bölümlerinden biri de dümenleme sistemidir. MATERYAL ve YÖNTEM Denemelerde kullanılan traktörler Denemelerde UZEL firmasına ait Massey Ferguson marka.85 D model ve TRAKMAK firmasına ait New Holland marka TD 95D model traktörler kullanılmıştır. Denemeler iki aşamada yapılmış olup birinci ve ikinci denemede kullanılan traktörlerin teknik özellikleri çizelge 1 de verilmiştir. Çizelge 1. Denemede kullanılan traktörlerin teknik özellikleri New Holland TD 95 D Massey Ferguson.85 D Deneme 1 Deneme 2 Deneme 1 Deneme 2 Traktör ağırlığı Traktör ön ek ağırlığı Traktör arka ek ağırlığı Ön iz genişliği Arka iz genişliği İki aks açıklığı 41 kg 41 kg 48 kg 451 kg 4 kg 4 kg 4 kg 4 kg kg kg 8 kg 8 kg 17mm 18mm 18 mm 18 mm 15mm 158mm 1 mm 1 mm 2 mm 24 mm 2 mm 2 mm Ön lastik 1, R 24 1, R 24 1, R 24 1, R 24 Ön lastik hava basıncı 1,4 Bar 1,7 Bar 1, Bar 1,7 Bar Arka lastik 1,9 R 4 1,9 R 4 1,9 R 4 1,9 R 4 Arka lastik hava basıncı 1,8 Bar 1,7 Bar 1,8 Bar 1,7 Bar potansiyel ihtiyacın çok gerisinde; traktör parkının yaş ortalaması yüksek, güç ortalaması ve nitelikli model º ve 45º (tam dümenleme), tek aks tahrikli ve iki aks tahrikli olarak dümenlenmiştir. Hızın etkisini daha iyi irdelemek ve aynı ön aks açıklığında faktörlerin etkisini kıyaslamak için ikinci deneme 2 m/s dönü hızında gerçekleştirilmiştir. Dümenleme etkinliği olarak dönme yarıçapı, tekerlek tur sayısı ve dönme zamanı ölçülmüştür. Yük olarak 42 kg kütleye sahip tandem diskaro kullanılmıştır. Yapılan denemeler sonucunda oluşan dönme dairelerinin izinden ölçüm kartonuna ölçülen mesafeler Mechanical Desktop. programına girilmiş ve oluşturulan çizimler üzerinde dönme dairesi yarıçapları belirlenmiştir (Şekil 1) Şekil 1. Mechanical Desktop. da DDYÇ çizimi (MF yüklü,1.tekerrür, 2wd, 45º, 1.2 m/s) Üç tekerrürlü yapılan denemelerden elde edilen verilerle belirlenen dönme dairesi yarıçaplarının istatistiksel eğerlendirmelerinin yapılması amacıyla COSTAT ve Microsoft Excel programları kullanılmıştır. BULGULAR ve TARTIŞMA 1. Dönme Dairesi Yarıçapına Göre Sonuçların Değerlendirilmesi Tüm faktörlerin; dönme açısı, hız, tahrik konumu, yüklenme durumunun dönme dairesi yarıçapına etkileri istatistiksel olarak değerlendirilmiştir Dönme Açısının DDYÇ ye Etkisi Deneme sonuçları irdelendiğinde, tüm faktörlerin dönme dairesi yarıçapına (DDYÇ) etkisi istatistiksel olarak önemli bulunmuştur. Her iki traktörde de dönme açısı arttırıldığında DDYÇ azalmaktadır. Bu azalma eğilimine bir örnek Şekil 2 ve de görülmektedir. 15 º lik tekerlek açısı ile º lik açı arasındaki değişim º ile 45 º arasındaki değişimden 2- kat daha fazla olmaktadır. DDYÇ eğrisi her iki traktörde de zemine, yüke ve hıza bağlı olmaksızın eksponansiyel bir değişim göstermektedir. Traktörler, asfalt ve sürülmüş tarla yüzeyi olmak üzere iki farklı zeminde, alet bağlanarak yüklü, alet bağlanmadan yüksüz olarak, 1 m/s, 1,2 m/s iki farklı dönme hızında, üç değişik tekerlek açısında 15º,

3 Tarımsal Mekanizasyon 2. Ulusal Kongresi, -8 Eylül 2, Çanakkale 117 Açının DDYÇ'na Etkisi DÖNME DAİRESİ YARIÇAPI (cm) AÇI WD 4WD Şekil 2. Toprak zeminde NH TD 95D Traktörü yüklü iken, tek akstan tahrikli, 1 m/s ilerleme hızında açının dönme dairesi yarıçapına etkisi DÖNME DAİRESİ YARIÇAPI (cm) Açının DDYÇ'na Etkisi AÇI Şekil 4. NH ve MF traktörleriyle 45 º lik dümenlemede tahrik durumunun DDYÇ ye etkisi 1.. Yükleme Durumunun DDYÇ ye Etkisi Traktörün üç nokta asma sisteminde alet takılı halde (Yüklü) ve aletsiz durumda (Yüksüz) dönmesi DDYÇ ye etkisi her iki denemede de istatistiksel olarak önemsiz çıkmıştır. Sadece NH traktrörü ile 2 m/s hızda yapılan dönülerde yük DDYÇ yi önemsiz oranda (1 cm) azaltmıştır (Şekil 5). 55 Şekil :Toprak zeminde MF.85D Traktörü yüklü iken, tek akstan tahrikli, 1 m/s ilerleme hızında açının dönme dairesi yarıçapına etkisi 45 YÜKSÜZ YÜKLÜ Dönme açısının arttırılması dönme dairesi yarıçapını eksponansiyel arttırdığı için, dönme açısı dışındaki faktörlerin etkisi maksimum dümenleme açısı olan ve minimum DDYÇ yi veren 45 º de irdelenmiştir Tahrik Durumunun DDYÇ ye Etkisi Traktörlerin tek aks tahrikli (2 WD) veya çift aksı tahrikli (4 WD) kullanımı DDYÇ yi etkilemektedir. Aynı şartlar altında çalışmada her iki traktörde de tahrik konumu DDYÇ yönünden istatistik olarak önemli bulunmuştur. Dönü hızının yüksek olduğu ikinci denemede traktörün dönmesi sırasında 2 WD yerine 4 WD tahrik kullanımı DDYÇ yi azaltırken 1 m/s dönü hızının kullanıldığı birinci denemelerde ters etki yapmakta DDYÇ yi 2 cm arttırmaktadır (Şekil 4). Ön aks açıklığının aynı olduğu ikinci denemelerde tahrik konumu traktörler arasında bir fark yaratmazken, ön aks açıklığının fazla olduğu NH traktörü daha büyük bir DDYÇ gerektirmektedir. 4 Şekil 5. NH ve MF traktörleriyle 45 º lik dümenlemede yüklemenin DDYÇ ye etkisi 1.4. Zeminin DDYÇ ye Etkisi Traktörün asfalt veya toprak zeminde dönmesi DDYÇ yi istatistiki olarak etkilemektedir. Toprak zeminde dümenleme zorluğu DDYÇ yi olumsuz etkilemekte ve asfalt zemine göre traktörler daha büyük bir DDYÇ gereksinimi göstermektedir (Şekil ). Özellikle 1 m/s dönü hızında MF ile dönülerde toprak zemin DDYÇ yi cm arttırmaktadır. İkinci denemelerde aks açıklıkları aynı olan traktörler zemin şartlarından aynı oranda etkilenmiştir.

4 118 Tarımsal Mekanizasyon 2. Ulusal Kongresi, -8 Eylül 2, Çanakkale ASFALT TOPRAK NH MF Asfalt Toprak Şekil. NH ve MF traktörleriyle 45 º lik dümenlemede asfalt ve toprak zeminin DDYÇ ye etkisi 1.5. Traktör Dönü Hızının DDYÇ ye Etkisi Denemede kullanılan traktörlerden birinci ve ikinci denemede aynı özelliklere sahip Massey Ferguson traktöründe 1 m/s, 1,2 m/s ve 2 m/s hızlarının DDYÇ ye etkisi istatistiksel olarak önemli bulunmuştur. Hızlar arasında, 1 m/s ile 1,2 m/s, fark çok önemli bulunmamasına rağmen ( DDYÇ de 18 cm lik bir fark) 2 m/s hız DDYÇ yi %1 arttırmaktadır. Hızın tahrikle olan interaksiyonu incelendiğinde; düşük hızların 4WD tahrik konumunda DDYÇ yi arttırırken 2 m/s hızda DDYÇ düşmektedir. Dönü hızının artması toprak zeminde az da olsa DDYÇ yi arttırmaktadır (Şekil 7) WD 4 WD 2 WD 4 WD asfalt toprak 1 m/s 1,2 m/s 2 m/s Şekil 7. MF traktöründe asfalt ve toprak zeminde, 2WD ve 4 WD tahrikte dönme hızının DDYÇ ye etkisi 2. Tekerlek Dönü Sayısına (Tur) Göre Sonuçların Değerlendirilmesi Tüm faktörlerin; dönme açısı, hız, tahrik konumu, yüklenme durumunun tekerlek dönü sayısına (Tur) etkileri istatistiksel olarak değerlendirilmiştir Dönme Açısının Tekerlek Dönü Sayısına (Tur) Etkisi Dönme açısının DDYÇ ye etkisinde olduğu gibi; tüm faktörlerin tekerlek turuna etkisi istatistiksel olarak önemli bulunmuştur. Her iki traktörde de dönme açısı arttırıldığında gerek birinci denemede düşük hızlarda gerekse 2 m/s yüksek hızda dönülerde tekerlek turu azalmakta ve eğri eksponansiyel bir değişim göstermektedir (Şekil 8-9). Şekil 8. NH ve MF traktörlerinde 1 m/s dönme hızında asfalt ve toprak zeminde dönme açısının tekerlek turuna etkisi Asfalt Toprak Şekil 9. NH ve MF traktörlerinde 2 m/s dönme hızında asfalt ve toprak zeminde dönme açısının tekerlek turuna etkisi Tahrik Durumunun Tekerlek Dönü Sayısına (Tur) Etkisi Tahrik durumu traktörün tur sayısını istatistiki olarak 1 m/s ilereleme hızında etkilememektedir. Ancak 2 m/s ilerleme hızında traktrörün tahrik durumunun tur sayısına etkisi istatistiki olarak önemli bulunmuştur. İlerleme hızı 2 m/s olduğunda traktörün 4 WD kullanımı tur sayısını azaltmaktadır. Örneğin NH traktröründe 2 m/s hızda tur sayısı 4 WD tahrik kullanılarak 5.7 tur sayısı 4. e düşmektedir. Nitekim benzer şekilde 4 WD tahrik MF traktöründe tur sayısını 5,87 den 4,8 e azaltmaktadır (Şekil 1) NH MF 2 WD 4 WD Şekil 1. NH ve MF traktörlerinde tahrik durumunun tekerlek turuna etkisi

5 Tarımsal Mekanizasyon 2. Ulusal Kongresi, -8 Eylül 2, Çanakkale Yükleme Durumunun Tekerlek Dönü Sayısına (Tur) Etkisi Traktörün üç nokta askı sisteminden yüklenmesi asfalt ve toprak zeminde tekerlek tur sayısını istatistiki olarak etkilememektedir. Sadece NH traktöründe birinci denemelerde tur sayısı istatistiki olarak önemli bulunmuştur. NH traktöründe yükleme ile tur sayısı 4.75 den 4.2 ye azalmıştır (Şekil 11). konumu ile olan interaksiyonu istatistiki olarak önemli bulunmamıştır (Şekil 12). DÖNME SÜRESİ (s) m/s 1,2 m/s 2 m/s WD 4 WD 2 WD 4 WD asfalt toprak YÜKSÜZ YÜKLÜ Şekil 11. NH ve MF traktörlerinde yükleme durumunun tekerlek turuna etkisi Traktör Dönü Hızının Tekerlek Dönü Sayısına (Tur) Etkisi Traktörün dönü hızının tur sayısına etkisinin irdelendiği sadece MF traktöründe (aks açıklığının aynı olduğu birinci ve ikinci denemelerdeki traktör) hızın tura etkisi istatistiki olarak önemli bulunmuştur. Dönü hızının 1 m/s den 1,2 m/s hıza çıkarılması tur sayısını etkilemezken (,99 ve 4,7); hızın 2 m/s olması ile tur sayısı 5,14 değerine yükselmektedir (Şekil 12). Ancak 4 WD tahrik kullanıldığında tur sayısı yüksek hızda değişmemektedir. Zeminin asfalt veya toprak olması tur sayısını değiştirmemektedir WD 4 WD 2 WD 4 WD asfalt toprak 1 m/s 1,2 m/s 2 m/s Şekil 12. MF traktöründe asfalt ve toprak zeminde, 2WD ve 4 WD tahrikte dönme hızının tekerlek turuna etkisi 2.2. Traktörün Dönme Zamanına Göre Sonuçların Değerlendirilmesi Faktörlerin dönme zamanına etkisi DDYÇ ile aynı bulunmuştur. Nitekim dönü hızları sabit tutulduğundan, azalan DDYÇ dönme zamanını da azaltmaktadır. Dönme hızının artması dönü süresini azaltırken bu etkinin zemin şartları veya tahrik Şekil 12. MF traktöründe asfalt ve toprak zeminde, 2WD ve 4 WD tahrikte dönme hızının dönme süresine etkisi SONUÇLAR Araştırma sonuçları aşağıdaki şekilde özetlene bilir; Dönme açısındaki 15 º den 45 º ye değişim DDYÇ yi eksponensiyel olarak azaltmaktadır. Nitekim 15 º lik tekerlek açısından º lik açı arasındaki değişim º ile 45 º arasındaki değişimden 2- kat daha fazla olmaktadır. Dönme açısının etkisi benzeri şekilde tekerlek tur sayısında da görülmüştür. Açının artması ile tur sayısı da eksponensiyel olarak artış göstermiştir. Traktörlerin tek aks tahrikli (2 WD) veya çift aksı tahrikli (4 WD) kullanımı düşük hızda DDYÇ yi arttırmakta yüksek hızda ise azaltmaktadır. Ön aks açıklığının aynı olduğu ikinci denemelerde tahrik konumu traktörler arasında bir fark yaratmazken, ön aks açıklığının fazla olduğu NH traktörü daha büyük bir DDYÇ gerektirmektedir. Tur sayısına tahrik şartlarının etkisi 1 m/s ilereleme hızında görülmemesine rağmen 2 m/s ilerleme hızında traktörün 4 WD kullanımı tur sayısını azaltmaktadır. Traktörün yüklü veya yüksüz olması DDYÇ ve tur sayısını bir istisna dışında (NH traktöründe 1 m/s dönü hızında yükleme ile tur sayısı 4.75 den 4.2 ye azalmıştır) etkilememektedir. Toprak zemindeki dümenleme asfalt zemine göre daha büyük DDYÇ gereksinimi göstermektedir. Zeminin asfalt veya toprak olması tur sayısını değiştirmemektedir. Traktrörün dönü hızı (MF.85 D) DDYÇ yi etkilemektedir. Düşük hızlarda (1 m/s ve 1,2 m/s) DDYÇ değişmezken hızın 2 m/s ye çıkarılması DDYÇ yi %1 arttırmaktadır. Traktörün 2WD veya 4 WD tahrikle dönüsünde hızla olan interaksiyonu önemlidir. Düşük hızlarda 4 WD DDYÇ yi

6 12 Tarımsal Mekanizasyon 2. Ulusal Kongresi, -8 Eylül 2, Çanakkale arttırırken 2 m/s yüksek hızda bu değer düşmektedir. Kısacası yüksek dönü hızında 4 WD DDYÇ de olumlu etki yaparken düşük hızlarda olumsuz bir etkiye sahiptir. Bu nedenle düşük hızlarda traktörün 4 WD den 2 WD ye alınması, eğer yüksek hızda dönüyorsa bunun tersinin yapılması gereklidir. Toprak zemin hızın artması ile DDYÇ yi olumsuz etkilemektedir. Dönme hızının artması dönü süresini azaltırken bu etkinin zemin şartları veya tahrik konumu ile interaksiyonu önemsiz bulunmuştur. Tam dümenleme (Lock-to-Lock) ile 45 º sabit dümenleme arasında önemli bir fark bulunmamıştır. KAYNAKLAR Evcim,Ü.(24).Türkiye de Traktör Parkının Durumu index.asp?subject=4_5_td_bahce Keçecioğlu, G., Gülsoylu, E. (2). Tarım Traktörleri. İzmir. E.Ü. Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, ISBN: , s: OSD, (25). Otomotiv Sanayi Genel ve İstatistik Bülteni. s: 18, 21, 22 UZEL MAK. SAN. ve TİC. A.Ş. (24). Aylık Ekonomi ve Finans Bülteni. Temmuz sayısı, s:5 55