Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 536 PERVAZLI TİP AKSİYAL AKIŞLI BİR HARMANLAMA ÜNİTESİNİN TASARIMI VE UYGUN PROTOTİPİNİN GELİŞTİRİLMESİ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA * A Research on Design of Rasp-Bar Axial-Flow Type a Threshing Unit and on Development of Appropriate Prototype Abdullah SESSİZ** Poyraz ÜLGER *** ÖZET Bu araģtırmada, ülkemiz koģullarına uygun pervazlı tip aksiyal akıģlı bir harmanlama ünitesinin tasarımı ve uygun prototipinin imalatı amaçlanmıģtır. Harmanlama denemeleri buğday ile yapılmıģtır. Bağımsız değiģkenler olarak; besleme miktarı, batör çevre, batör-kontrbatör açıklığı ve nem içeriği seçilmiģtir. Bu değiģkenlere bağlı olarak, batör uzunluğu boyunca kontrbatörden ayrılan tane miktarı, ortalama güç tüketimi, özgül güç tüketimi, harmanlama kayıpları ve kayıplara bağlı olarak da harmanlama etkinliği saptanmıģtır. Ayrıca, her bağımlı değiģken için, bütün bağımsız parametrelerin birlikte etkisini gösteren regresyon eģitlikleri geliģtirilmiģtir. Yapılan denemeler sonucunda % 100 bir ayrılma elde edilmiģ ve tanenin tümünün ayrılması için 100 cm'lik batör uzunluğu yeterli olmuģtur. Ayrılan dane üzerinde istatistiksel açıdan bağımsız parametrelerin etkisi olmamıģtır. Güç tüketimi; besleme miktarı, batör çevre hızı ve nem içeriğinin artmasıyla birlikte artmıģ, batör-kontrbatör açıklığının artmasıyla da azalmıģtır. Güç tüketimi 0.639 kw ile 3.34 kw, HE % 98.8 ile % 99.56 arasında değiģmiģtir. ABSTRACT The objective of this study is to design and prototype construction of rasp-bar threshing unit adequate for the conditions of Turkey. Threshing trails of wheat was conducted with the rasp-bar type threshing unit. Feeding rates, drum peripheral speed, concave clearances and moisture contents weere selected as independ variables. Depending on these variables, amount of grain seperation along of the drum length, average power consumption, specific power consumption, threshing losses and threshing efficiency up to losses were determined. In addition, regression equations indicating the total effects of all indipendent parameters were improved for each dependent parameter. ** : Dr., OMÜ. Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, SAMSUN. *** : Prof. Dr., T.Ü. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, TEKĠRDAĞ. * : Prof. Dr. Poyraz ÜLGER in yönetiminde hazırlanan ve Trakya Üniv. Fen Bil.Enst. tarafından 24.04.1998 tarihinde Doktora tezi olarak kabul edilen çalıģmanın özetidir. (Bu çalıģma, O.M.Ü AraĢtırma Fonunca desteklenmiģtir).
Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 537 As a result of the trails, seperation of 100 % was obtained threshing units and a drum length of 100 cm was sufficient for the seperation of all grains. The effect of independent parameters on the seperation of grain were not statistically significant. Power consumption increased with the increase in feed rate, drum peripheral speed and moisture contents, but it decreased with the increase in concave clearances. Power consumption was between 0.639 kw and 3.34 kw, threshing efficiency was between 98.8 % and % 99.56. 1. GİRİŞ Bütün dünyada olduğu gibi ülkemizde de insan gıdasının ana kaynağını oluģturan tahılların baģında buğday gelmektedir. Ülkemizde yaklaģık 18.464.000 ha alanda tarımsal üretim yapılmakta ve üretim alanı içinde 13.816.470 ha lık alan ile tahıllar en büyük payı almaktadır. Tahıllar içerisinde de 9.400.000 ha üretim alanı ve 18.000.000 ton üretim miktarıyla buğday ilk sırayı almaktadır (Anonymous, 1997). Bitkisel üretimde, ürün miktarını artırmaya etkili olan faktörlerin baģında yüksek verimli çeģitlerin kullanımı, sulama, gübreleme, hastalık ve zararlılarla mücadele, teknolojik geliģmeler ve mekanizasyon gibi teknik konular gelmektedir (Quick, 1992). Tarımsal üretimin çeģitli aģamalarında yaygın olarak kullanılan mekanizasyon araçlarının önemi, üretimin en kritik iģlemi olan hasat ve harmanlama aģamasında daha da artmaktadır (Tandon vd, 1988). Ülkemizde, buğday hasadı hemen hemen tüm bölgelerimizde doğrudan klasik tip biçerdöverlerle yapılmaktadır. Fakat, üretim alanına karģılık gerçekleģen üretim miktarı, üretimin farklı aģamalarında oluģan tane kayıpları nedeniyle istenilen düzeye ulaģamamıģtır. Klasik tip biçerdöverlerle yapılan buğday hasadı sırasında oluģan yaklaģık % 5 lik tane kaybı dikkate alındığında, her yıl yaklaģık olarak 1 milyon ton ürün kaybı meydana gelmektedir. Bu kayıpların önemli bir kısmı da harmanlama ünitesinin yapısından kaynaklanmaktadır. Harmanlama kayıplarını azaltmak amacıyla, yeni tarımsal teknolojiler geliģtirilmiģtir. Taneli ürünlerin hasat teknolojisine kazandırılan son geliģmeler, aksiyal akıģlı biçerdöverler ve onların harmanlama ve ayırma üniteleri oluģturmuģtur (Harrison, 1991; Gummert vd, 1992; Kutzbach, 1996). Ayrıca, 1970 li yılların baģında IRRI (Uluslararası Çeltik AraĢtırma Enstitüsü) tarafından geliģtirilen aksiyal akıģlı harman makinaları çeltik üreticisi Asya ülkelerinde baģta çeltik olmak üzere, buğday ve diğer ürünlerin harmanlamasında yoğun bir Ģekilde kullanılmaktadır. Klasik tip (sarsaklı) biçerdöverlerde harmanlama kapasitesi sarsak büyüklüğü ile sınırlı olduğundan etkinlikleri düģüktür. Son yıllarda çeģitli ülkelerde kullanılmaya baģlanan aksiyal akıģlı biçerdöverlerle harmanlama iģlemlerindeki olumsuzlukların büyük bir kısmı ortadan kaldırılmıģ ve kapasitede belirgin artıģlar olmuģtur. Ülkemizde ise, aksiyal akıģlı harman makinaları veya biçerdöverlerin imalatçısı olmadığı gibi, bu konuda yapılmıģ herhangi bir bilimsel çalıģmaya da rastlanmamıģtır. Ayrıca bu çalıģmanın ileride yapılacak çalıģmalara veri oluģturacağı ve bu harmanlama ünitesinin ülkemizde imalatı yapılan ve yapılacak olan biçerdöverlere uyarlanabilmesi için önemlidir.
Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 538 2.MATERYAL VE YÖNTEM 2.1. Materyal 2.1.1. Denemelerde Kullanılan Bitkisel Materyal AraĢtırma, OMÜ Ziraat Fakültesi AraĢtırma ve Uygulama Çiftliğinde yürütülmüģtür. Denemelerde bitkisel materyal olarak 1000 tane ağırlığı 46 gram olan Momtchill buğday çeģidi kullanılmıģtır. Buğday, OMÜ Ziraat Fakültesi AraĢtırma ve Uygulama Çiftliğinin üretim alanından temin edilmiģtir. Denemeler için tek düzen yedirme Ģekli seçilmiģtir. Bu amaçla 3 m uzunluğunda 0.5 m geniģliğinde bir elektrik motorundan zincir diģli sistemiyle hareket alan bir bant konveyör imal edilerek denemelerde kullanılmıģtır. 2.1.2. Denemelerde Kullanılan Harmanlama Ünitesi AraĢtırmada kullanılan harmanlama ünitesinin genel görünüģü ġekil 2.1 de verilmiģtir. Harmanlama ünitesi batör ve batörü saran kontrbatördan oluģmaktadır. Batör ile kontrbatör giriģ-çıkıģ aralığının ayarı için kontrbatörler ayarlanabilir Ģekilde monte edilmiģtir. Batör hareketini özel bir çatı üzerine monte edilen 20 BG deki elektrik motorundan almaktadır. Batör ile motor arasındaki hareket iletimi kayıģ-kasnak sistemiyle gerçekleģmektedir. Harmanlama ünitesinin batörü 0.61 m çapında ve 1.2 m uzunluğundadır. Batör için, biçerdöverlerde kullanılan pervazlar kullanılmıģtır. Ürünün aksiyal hareketi, harmanlama ünitesinin üst kapağına 35 açı ile yerleģtirilen sevk kanatçıkları ile gerçekleģmektedir (ġekil 2.1) (Ghaly, 1985; Harrison, 1991). Ayrıca, batör uzunluğunu belirlemek amacıyla, harmanlama ünitesi, kontrbatör uzunluğu boyunca 20 cm aralıklarla altı kısma ayrılmıģtır. Her bir boģaltma kısmının altına sacdan yapılan oluklar yerleģtirilmiģtir (Gummert vd, 1992).
Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 539 ġekil 2.1. Pervazlı tip harmanlama ünitesinin genel görünümü ve teknik ölçüleri 2.1.3. Denemelerde Kullanılan Diğer Ölçme Aletleri Denemeler süresince tartım iģlemleri 1200 gram kapasiteli 0.1 gram hasassiyetli elektronik terazi ile yapılmıģtır. Dönme momentinin ölçülmesinde moment ölçme cihazı (torkmetre) ve torkmetreden gelen sinyalleri sayısal olarak gösteren, 0-300 mv arasında ölçüm yapabilen çok amaçlı ölçüm cihazı (multimetre) kullanılmıģtır. Batör mili devir sayıları mekanik takometreyle yapılmıģtır. Ölçme sınırı 0-10.000 min -1 dir. Örnek nem tayini belirlemede elektronik olarak istenilen sıcaklığa ayarlanabilen Elektromag ın M 5040 D tipi kurutma dolabı kullanılmıģtır. Batöre güç sağlamada 20 BG nde bir elektrik motorundan yararlanılmıģtır. 2.2. Yöntem 2.2.1 Bağımsız Değişkenler ve Seviyelerinin Belirlenmesi Denemeler üç farklı tane nem içeriğinde (% 11.38, % 14.85, % 17.88), dört farklı besleme miktarında (500 kg/h, 750 kg/h, 1000 kg/h, 1250 kg/h), üç farklı batör-kontrbatör açıklığında (10 mm, 15 mm, 20 mm) ve üç farklı batör çevre hızında (23.95 m/s, 26.98 m/s, 30.03 m/s) yapılmıģtır. Ürünlerin sap ve tane nem içeriklerinin belirlenmesinde fırında kurutma yöntemi uygulanmıģtır. Nem içeriği ASAE standarlarında belirtildiği gibi saptanmıģtır (ASAE S 352.1, 1984). Besleme miktarı olarak bitki sap ağırlığı dikkate alınmıģ ve karıģık yedirme Ģekli seçilmiģtir. Besleme miktarı ve açıklık için daha önce yapılmıģ çalıģmalar gözönüne alınmıģtır (Klenin, 1986; Sarwar ve Khan 1987; Behera vd, 1990; Güzel, 1990). Batörlerin farklı çevre hızlarında dönmelerini sağlamak amacıyla, harmanlama batörü üzerine üç kademeli bir kayıģ kasnak sistemi yerleģtirilmiģtir. Devir sayılarının belirlenmesinde mekanik devir takometresinden yararlanılmıģtır. 2.2.2.Dönme Momentinin Saptanması ve Ölçülmesi Dönme momenti değerlerinin ölçülmesinde torkmetre ve multimetre kullanılmıģtır. Bunun için oluģturulan ölçme sistemi ġekil 3.2 de verilmiģtir. Batör dönü hızına bağlı olarak moment değerlerinin ölçülmesinde 200 Nm kapasiteli, Staiger Mohilo marka, Alman yapımı torkmetre kullanılmıģtır. Dönme momentinin ölçümü için torkmetrenin kalibrasyon eğrisi çıkartılmıģtır. Bunun için oluģturulan kalibrasyon düzeneğinde torkmetrenin miline 1 m uzunluğunda bir çubuk kol civatalarla sabitleģtirilmiģtir. Kalibrasyon için önceden değeri bilinen yükler uygulanmıģtır. Uygulanan yüklere bağlı olarak moment ölçme cihazından elde edilen sinyaller bir multimetreyle sayısal değer olarak mv cinsinden okunmuģtur. Okuma değerlerinden de kalibrasyon eğrisi çıkartılmıģtır ve aģağıda verilen regresyon eģitliği ve korelasyon katsayısı elde edilmiģtir. mv cinsinden elde edilen voltaj çıkıģı değerleri regresyon eģitliğinde yerine konarak dönme momenti değerleri elde edilmiģtir. Y = 9.10567 X + 0.556337 R 2 = 0.99997
Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 540 ġekil 2.2. Dönme momenti ölçme sisteminin teknik ölçüleri ve Ģematik görünüģü (a; E.motoru, b; kızak, c; torkmetre, d; yatak, e, multimetre, f; kayıģ, g; kasnak) 2.2.3. Ortalama Güç Değerlerinin Saptanması ve Ölçülmesi Denemeler sırasında ölçülen dönme momenti ve batör devir sayısına bağlı olarak batör güç gereksinimi aģağıdaki eģitlik ile hesaplanmıģtır (Yavuzcan vd, 1987). Md.n Nç...(2.1) 9550 EĢitlikde; Nç : Batör mili tarafından çekilen güç, kw Md : Dönme momenti, Nm n : Batör mili dönü hızı, min -1 2.2.4. Özgül Gücün Belirlenmesi Farklı besleme miktarlarında batör tarafından çekilen ortalama güç değerlerinden yararlanarak, aģağıdaki eģitlik yardımıyla bir ton saplı ürünün harmanı için tüketilen özgül güç değerleri elde edilmiģtir (Evcim, 1983). ÖGT Nç...(3.2) Q EĢitlikde; ÖGT : Özgül güç tüketimi, kwh/t
Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 541 Nç Q : Çekilen ortalama güç, kw : Besleme miktarı, t/h 2.2.5. Harmanlama Kayıplarının Belirlenmesi Denemeler sırasında oluģan kırık tane (KTO) ile kavuzlu tane oranını (KvTO) saptamak amacıyla her bir boģaltma ağzından harmanlanarak ayrılan temizlenmiģ tanelerden analiz için 50 gramlık 3 er örnek alınmıģ ve bu örneklerdeki KT ile KvT elle ayrılmıģtır. Elle ayrılan taneler tartılmıģtır. Tartım sonucunda elde edilen KT ve KvT toplam örnek ağırlığına bölünerek bulunmuģtur (Ülger, 1982; Evcim, 1983; Sarwar ve Khan, 1987; Chinsuwan ve Vejasit, 1991; Pınar, 1995). HarmanlanmamıĢ tane oranını (HTO) belirlemek için de her bir boģaltma ağzındaki harmanlanmamıģ baģak ve baģak kırıntılarının tamamı alınarak elle harman edilmiģ ve bunun sonucunda elde edilen tane miktarı, toplam temizlenmiģ tane miktarına oranlanarak bulunmuģtur. 2.2.6. Harmanlama Etkinliğinin Saptanması Harmanlama etkinliklerinin belirlenmesinde, toplam harmanlama kayıpları dikkate alınarak hesaplanmıģtır. Kırık tane, kavuzlu tane ve harmanlanmayan tane Ģeklindeki kayıplar harmanlama kayıpları içerisinde değerlendirilmiģtir. Harmanlama etkinliği (HE) aģağıdaki eģitlikten yararlanarak hesaplanmıģtır (Anwar vd, 1995; Bhutta vd, 1997). Thk HE 100 100...(3.3) Tht EĢitlikde; HE : Harmanlama etkinliği, % Thk : Toplam harmanlama kayıpları, g Tht : Toplam harmanlanan tane, g 2.2.7. Sonuçların Değerlendirilmesi Sonuçların değerlendirilmesinde EXCEL ve MSTAT paket programları kullanılmıģtır. Excel paket programı yardımıyla denemelerde dikkate alınan bütün bağımsız parametreler arasındaki iliģkiyi veren bağımlı değiģkenlerin regresyon eģitlikleri oluģturulmuģtur. Ayrıca, bağımsız değiģkenlere bağlı olarak tüm bağımlı değiģkenler varyans analizine tabii tutulmuģtur. Varyans analizleri MSTAT paket programıyla yapılmıģtır. Varyans analizleri sonucunda önem derecesine göre Duncan testi uygulanmıģtır. ġekiller de Duncan testi sonuçlarına göre çizilmiģtir. 3. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA 3.1. Batör uzunluğu Boyunca Ayrılan Tane Miktarı Batör uzunluğu boyunca 20 cm aralıklarla oluģturulan boģaltma ağızlarından harmanlanarak ayrılan tanenin %'si kümülatif olarak ġekil 3.1'de verilmiģtir. ġekil incelendiğinde tanenin yaklaģık % 95'i ilk üç boģaltma ağzını oluģturan 60 cm'lik aksiyal uzunlukta ayrıldığı, geriye kalan % 5'i ise diğer boģaltma ağızlarından ayrıldığı görülmektedir. Aksiyal uzunluğun ilk 100 cm'sinde harmanlanan ürünün yaklaģık % 99.5'i ayrılarak, yüksek bir ayırma özelliği göstermiģ ve batör uzunlukları boyunca ayırma kayıpları oluģmamıģtır. Bu değiģim bütün deneme kombinasyonlarında hemen hemen aynı olmuģtur. Bu nedenle ġekil
Güç, kw Ayrılan tane, % Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 542 3.1 diğer deneme kombinasyonlarını da temsil edebilecek özelliğe sahiptir. Ayırma yüzdesinin yüksek olmasının; batör çapının büyük olmasının yanısıra, (Kanafojski ve Karwowski, 1976, Güzel, 1990) batör uzunluğu, kontrbatör ızgarasının ovalama etkisi ve üst kapak üzerine yerleģtirilen sevk kanatçıklarının etkisinden kaynaklandığı belirtilebilir. 100 80 60 40 Q :1000 kg/h Vç : 30,03 m/s Wt:% 17,88 A : 20 mm 20 0 20 40 60 80 100 120 A k s i y a l u z u n l u k, c m ġekil 3.1. Pervazlı tip harmanlama batörü boyunca kontrbatörden ayrılan tane miktarı 3.2. Güç Tüketimi Güç tüketimine iliģkin oluģturulan regresyon eģitliği, katsayısı ile birlikte aģağıda, besleme miktarı, batör-kontrbatör açıklığı, BÇH ve ürün nem içeriğine bağlı olarak güç tüketiminin değiģimi ġekil 3.2'de verilmiģtir. N = -3.93752+ 0.1201105*BÇH-0.014184*A+0.001881*B + 0.061295 *N...(3.1) R 2 : 0.93 Regresyon eģitliğinde yer alan bütün bağımsız parametreler güç tüketimi üzerine önemli seviyede etkili olmuģtur (P< 0.01). BÇH, besleme miktarı ve ürün nem içeriği güç tüketimini artırıcı, batör-kontrbatör açıklığı ise azaltıcı yönde etkilemiģtir. 2, 5 2 1, 5 1 0, 5 0 5 0 0 7 5 0 1 0 0 0 1 2 5 0 1 0 1 5 2 0 2 3, 9 5 2 6, 9 8 3 0, 0 3 1 1, 3 8 1 4, 8 5 1 7, 8 8 Besleme miktarı, kg/h Açıklık, mm Batör çevre hızı, m/s Nem içeriği, % ġekil 3.2. Besleme miktarı, batör-kontrbatör açıklığı, batör çevre hızı ve ürün nem içeriğine bağlı olarak güç tüketiminin değiģimi.
ÖGT, kwh/t Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 543 ġekil 3.2 den de görüldüğü gibi güç tüketimi; besleme miktarının, batör çevre hızının ve nem içeriğinin artmasıyla birlikte artmıģ, batör-kontrbatör açıklığının artmasıyla da azalmıģtır. Besleme miktarı, BÇH ve ürün nem içeriğinin artmasıyla, güç tüketiminin doğrusal artıģı, harmanlama ünitesinin elemanları ve bitkisel materyal arasında oluģan sürtünme ve bu sürtünmeyi yenmek için daha fazla enerjiye gereksinim duyulmasından kaynaklanmıģ olabilir. (Gummert vd, 1992). Ayrıca, aksiyal akıģlı harmanlama ünitelerinde harmanlama, çarpmaya göre, daha çok sürtünmeyle gerçekleģmektedir. Dolayısıyla, çarpma ve ovalama etkisiyle meydana gelen sürtünme, besleme miktarının artıģından kaynaklandığı söylenebilir (Kutzbach, 1996). Batör-kontrbatör açıklığına bağlı olarak güç tüketiminde ise bir azalma meydana gelmiģtir. Açıklığın 10 mm'den 15 mm'ye; 15 mm'den 20 mm'ye yükseltilmesi ortalama güç tüketiminde istatistiksel anlamda bir fark oluģturmamıģtır. Bu fark 10 mm ile 20 mm'lik açıklıklar arasında belirgin bir Ģekilde ortaya çıkmıģtır. 10 mm'lik açıklıkta güç tüketimi 1.708 kw iken, 20 mm'lik açıklıkta 1.571 kw'a düģmüģtür. 3.3. Özgül Güç Tüketimi Ortalama güç değerlerinden hesaplanan özgül güç miktarına iliģkin elde edilen regresyon eģitliği ve katsayısı aģağıda; besleme miktarı, batör-kontrbatör açıklığı, BÇH ve ürün nem içeriğine bağlı olarak ÖGT'nin değiģimi ġekil 3.3'de gösterilmiģtir. ÖGT= -2.573401+0.13301*BÇH-0.016121*A + 0.0000664*B + 0.070145*N...(3.2) R 2 : 0.874 Regresyon eģitliğinde yer alan bütün bağımsız parametrelerin ÖGT üzerine etkisi çok önemli seviyede olmuģtur (P<0.01). Kısmi regresyon katsayıları pozitif olan BÇH, besleme miktarı ve ürün nem içeriği ÖGT tüketimini artırıcı, batör-kontrbatör açıklığı ise azaltıcı yönde etkili olmuģtur. 2, 5 2 1, 5 1 0, 5 0 5 0 0 7 5 0 1 0 0 0 1 2 5 0 1 0 1 5 2 0 2 3, 9 5 2 6, 9 8 3 0, 0 3 1 1, 3 8 1 4, 8 5 1 7, 8 8 Besleme miktarı, kg/h Açıklık, mm Batör çevre hızı, m/s Nem içeriği, % ġekil 3.3. Besleme miktarı, batör-kontrbatör açıklığı, batör çevre hızı ve ürün nem içeriğine bağlı olarak ÖGT nin değiģimi.
KTO, % Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 544 ġekil 3.3 de de görüldüğü gibi, besleme miktarı ve açıklığın artıģıyla birlikte ÖGT azalmıģ, BÇH ve ürün nem içeriğinin artıģıyla da ÖGT doğrusal bir Ģekilde artmıģtır. Besleme miktarının 500 kg/h'ten 750 kg/h'e yükseltilmesi ÖGT'ni artırmıģ, diğer besleme miktarlarında ise ÖGT kademeli olarak azalma göstermiģtir. Bu durumun, besleme miktarının bir birim artıģına karģılık güç tüketiminin aynı oranlarda artmamasından kaynaklandığı söylenebilir. ġekil 3.2 ye göre besleme miktarının 1.5 kat artıģına karģılık güç tüketimi 1.64 kat artmıģ ve daha sonraki besleme miktarlarının bir birim artıģına karģılık güç tüketimindeki artıģ, besleme miktarının artıģına göre daha düģük olmuģtur. 3.4. Harmanlama Kayıpları Sonuçları 3.4.1. Kırık Tane Sonuçları Kırık taneye iliģkin bütün bağımsız parametrelerin birlikte etkisini gösteren regresyon eģitliği ve katsayısı aģağıda; besleme miktarı, batör-kontrbatör açıklığı, BÇH ve ürün nem içeriği ile KTO arasındaki değiģimin grafiği ġekil 3.4'de verilmiģtir. KTO = -0.30534-0.000047*B-0.003667 *A+0.0329*BÇH -0.02173*N...(3.3) R 2 : 0.769 EĢitlik 3.3 de yeralan, bağımsız parametrelerin tümü KTO üzerinde etkili olmuģtur. EĢitlikte, katsayıları pozitif olan BÇH'nın KTO üzerinde artırıcı yönde etkili olurken, besleme miktarı, batör-kontrbatör açıklığı ve ürün nem içeriğinin etkisi ise azaltıcı yönde olmuģtur. EĢitlikteki kısmi regresyon katsayıları incelendiğinde BÇH'ndaki birim değiģmenin, diğer parametrelerin birim değiģimine göre daha fazla olduğu görülmektedir. 0, 3 0, 2 5 0, 2 0, 1 5 0, 1 0, 0 5 0 5 0 0 7 5 0 1 0 0 0 1 2 5 0 1 0 1 5 2 0 2 3, 9 5 2 6, 9 8 3 0, 0 3 1 1, 3 8 1 4, 8 5 1 7, 8 8 Besleme miktarı, kg/h Açıklık, mm Batör çevre hızı, m/s Nem içeriği, % ġekil 3.4. Besleme miktarı, batör-kontrbatör açıklığı, batör çevre hızı ve ürün nem içeriğine bağlı olarak KTO nın değiģimi. ġekil 4.4 incelendiğinde besleme miktarı ile KTO arasında ters bir iliģkinin olduğu görülmektedir. Besleme miktarının artıģına bağlı olarak KTO'nda bir azalma olmuģtur. Bu azalma rakamsal olarak çok küçük fakat, istatistiki açıdan önemli bulunmuģtur. Bu azalmanın, besleme miktarının artıģına bağlı olarak, harmanlama
KvTO, % Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 545 ünitesine giren sap tabakasının kalınlığının artması nedeniyle, baģaktaki taneyi parmak veya pervazların çarpma etkisine karģı korumasından kaynaklandığı söylenebilir (Ghaly, 1985; Wacker, 1991). Sap tabakasının kalınlığı arttıkça, pervaz ve parmakların uçlarındaki çarpma enerjisi azalmaktadır. Batör-kontrbatör açıklığı arttıkça, KT miktarında azalan oranlarda bir değiģim olmuģtur. Bu değiģim küçük değerler arasında gerçekleģmesine rağmen, istatistiksel anlamda önemli bulunmuģtur. BÇH'nın artıģı ise KT miktarını doğrusal olarak artırmıģtır (ġekil 3.4). Örneğin, 23.95 m/s'lik BÇH'da meydana gelen KTO % 0.079 iken, 30.03 m/s BÇH'ında bu oran, 3.5 kat artarak % 0.279'a yükselmiģtir. Bu değiģim oranıyla BÇH'nın etkisi, diğer değiģkenlerin etkisine göre daha fazla olmuģtur. Nem içeriğinin artıģı da KTO'nı azaltmıģtır (ġekil 3.4). 3.4.2. Kavuzlu Taneye Sonuçları KvT iliģkin yapılan regresyon analizleri sonucunda elde edilen regresyon eģitliği, katsayısı ile birlikte aģağıda, besleme miktarı, batör-kontrbatör açıklığı, BÇH ve ürün nem içeriği ile KvTO arasındaki değiģimin grafiği ġekil 3.5'de verilmiģtir. KvTO = 2.80225-0.074816 * BÇH + 0.003727 * A - 0.02784 * N...(3.4) R 2 : 0.829 Regresyon analizleri sonucunda KvTO üzerine BÇH, batör-kontrbatör açıklığı ve ürün nem içeriğinin etkisi P< 0.01 olasılık düzeyinde önemli, besleme miktarının etkisi ise önemsiz bulunmuģtur. Bu nedenle, oluģturulan regresyon eģitliğinde besleme miktarının etkisi değerlendirmeye alınmamıģtır. BÇH ve nem içeriğinin artıģı KvTO üzerine azaltıcı yönde etkili olurken, batör-kontrbatör açıklığının etkisi, artırıcı yönde olmuģtur. 0, 7 0, 6 0, 5 0, 4 0, 3 0, 2 0, 1 0 5 0 0 7 5 0 1 0 0 0 1 2 5 0 1 0 1 5 2 0 2 3, 9 5 2 6, 9 8 3 0, 0 3 1 1, 3 8 1 4, 8 5 1 7, 8 8 Besleme miktarı, kg/h Açıklık, mm Batör çevre hızı, m/s Nem içeriği, % ġekil 3.5. Besleme miktarı, batör-kontrbatör açıklığı, batör çevre hızı ve ürün nem içeriğine bağlı olarak KvTO nın değiģimi. ġekil 3.5 den de görüldüğü gibi, besleme miktarının artıģı, KvT miktarında önemli bir fark oluģturmamıģtır. Besleme miktarı ve açıklığın artıģına bağlı olarak KvTO nındaki değiģim önemsiz görülmesine rağmen, BÇH ve ürün nem içeriğinin artıģı KvTO nı önemli oranda azaltmıģtır.
HTO, % Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 546 Örneğin 23.95 m/s'lik BÇH'da oluģan KvTO % 0.634 iken, BÇH'nın 30.03 m/s'ye yükseltilmesinde KvTO 3.5 kat azalarak % 0.184'e düģmüģtür. Bu durum BÇH artıģı, harmanlamanın daha etkin olmasını sağlamakta ve KvT miktarını önemli oranlarda azaltmaktadır. Çünkü, BÇH'nın artmasıyla, baģak içindeki tanelerin ivmeleri artmakta, kazanılan bu ivme diğer tanelerin ayrılmasında yardımcı bir öğe olmaktadır (Evcim, 1983). 3.4.3. Harmanlanmayan Tane Kayıpları Harmanlanmayan baģak veya baģak kırıntılarındaki tanelerden oluģan harmanlanmayan taneye iliģkin oluģturulan regresyon eģitliği ve katsayısı aģağıda; besleme miktarı, batör-kontrbatör açıklığı, BÇH ve ürün nem içeriğine bağlı olarak HTO nın değiģimi, ġekil 3.6'da verilmiģtir. HT = 0.4244-0.02148*BÇH+0.00574*A-0.0000695 * B...(3.5) R 2 = 0.806 + 0.02003 * N EĢitlikte 3.5 de yer alan BÇH ve besleme miktarının kısmi regresyon katsayılarının negatif olması nedeniyle HTO üzerinde azaltıcı yönde etkili olurken, pozitif katsayıya sahip olan batör-kontrbatör açıklığı ve nem içeriği HTO üzerinde artırıcı yönde etkili olmuģtur. BÇH nın etkisi diğer parametrelerin etkisinden daha büyük olmuģtur. 0, 2 5 0, 2 0, 1 5 0, 1 0, 0 5 0 5 0 0 7 5 0 1 0 0 0 1 2 5 0 1 0 1 5 2 0 2 3, 9 5 2 6, 9 8 3 0, 0 3 1 1, 3 8 1 4, 8 5 1 7, 8 8 Besleme miktarı, kg/h Açıklık, mm Batör çevre hızı, m/s Nem içeriği, % ġekil 3.5. Besleme miktarı, batör-kontrbatör açıklığı, batör çevre hızı ve ürün nem içeriğine bağlı olarak HTO nın değiģimi. ġekil 3.5 incelendiğinde, besleme miktarının 500 kg/h'ten 750 kg/h'te; 750 kg/h'ten 1000 kg/h'te yükseltilmesi HTO bakımından istatistiki açıdan bir fark oluģturmamıģtır. Bu fark, besleme miktarının 500 kg/h'ten 1000 kg/h'te yükseltilmesi durumunda önemli derecede ortaya çıkmıģtır. OluĢan bu değiģimin oranı % 0.134 ile % 0.186 arasında gerçekleģmiģtir. HTO üzerine açıklığın etkisi ise artırıcı yönde olmuģtur (ġekil 3.5). Batör-kontrbatör açıklığı arttıkça, HTO'nda bir artma meydana gelmiģtir. Bu artıģ istatistiksel açıdan çok önemli bulunmuģtur (P<0.01). Buna rağmen, bu artıģ rakamsal olarak % 0.136 ile % 0.191 gibi küçük oranlar arasında değiģmiģtir.
HE, % Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 547 BÇH nın artıģına bağlı olarak HTO incelendiğinde (ġekil 3.5), BÇH arttıkça, HTO'nda çok önemli seviyede bir azalma olmuģtur. Örneğin, 23.95 m/s BÇH'da % 0.232 iken, 30.03 m/s BÇH'da, yaklaģık 2.25 kat azalarak % 0.103'e düģmüģtür. Ürün nem içeriği ile HTO arasında doğrusal bir iliģkinin olduğu görülmektedir. Nem içeriğinin artıģına bağlı olarak HTO'da bir artıģ meydana gelmiģtir. Bu artıģ istatistiksel anlamda önemli bulunmasına rağmen, rakamsal olarak % 0.106 ile % 0.234 gibi çok küçük değerler arasında değiģmiģtir. 3. 5. Harmanlama Etkinliği HE ne iliģkin oluģturulan regresyon eģitliği ve katsayısı aģağıda; besleme miktarı, batör-kontrbatör açıklığı, BÇH ve ürün nem içeriğine bağlı olarak HE'nin değiģimi ġekil 3.6'da verilmiģtir. HE= 97.0986+0.06341*BÇH-0.00579 * A+ 0.00009345 * B + 0.02954 *N...(3.6) R 2 : 0.768 Denemelerde dikkate alınan bütün bağımsız parametrelerin HE üzerine etkisi çok önemli düzeyde olmuģtur. EĢitlik 3.6 da görüldüğü gibi katsayıları pozitif olan BÇH, besleme miktarı ve ürün nem içeriği HE üzerine artırıcı yönde etkili olurken, katsayısı negatif olan batör-kontrbatör açıklığının artıģıyla da HE'nde azalma meydana gelmiģtir. ġekil 4.6 da görüleceği gibi besleme miktarının 500 kg/h'ten 750 kg/h'te; 1000 kg/h'ten 1250 kg/h'e yükseltilmesi durumunda HE'nde önemli bir değiģim meydana getirmemiģtir. Ancak, besleme miktarının artıģına bağlı olarak HE'nde hafif bir azalma meydana gelmiģtir. Bu değiģim oranı küçük değerler arasında kalmasıyla birlikte, istatistiki açıdan önemli olmuģtur. 9 9, 5 9 9, 4 9 9, 3 9 9, 2 9 9, 1 99 9 8, 9 5 0 0 7 5 0 1 0 0 0 1 2 5 0 1 0 1 5 2 0 2 3, 9 5 2 6, 9 8 3 0, 0 3 1 1, 3 8 1 4, 8 5 1 7, 8 8 Besleme miktarı, kg/h Açıklık, mm Batör çevre hızı, m/s Nem içeriği, % ġekil 3.6. Besleme miktarı, batör-kontrbatör açıklığı, batör çevre hızı ve ürün nem içeriğine bağlı olarak HE nin değiģimi. HE üzerine batör-kontrbatör açıklığının etkisi esas alındığında (ġekil 3.6), batör-kontrbatör açıklığının 10 mm'den 15 mm'ye; 15 mm'den 20 mm'ye yükseltilmesi ortalama HE'liğinde istatistiksel açıdan bir fark oluģturmamıģtır. Ancak, bu fark 10 mm ile 20 mm'lik açıklıklar arasında önemli seviyede olmuģtur
Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 548 (P<0.05). Batör-kontrbatör açıklığı arttıkça, HE'nde bir azalma eğilimi görülmektedir. BÇH ile HE arasında ise, doğrusal bir iliģkinin olduğu görülmektedir. BÇH arttıkça, HE artmıģtır (ġekil 3.6). HE'ni artırıcı yönde etkileyen BÇH'nın etkisi diğer parametrelerin etkisine göre daha büyük olmuģtur. BÇH'nın artıģına bağlı olarak HE % 99.08 ile % 99.43 arasında bir değiģim meydana gelmiģtir. Ürün nem içeriğinin HE üzerine olan etkisi dikkate alındığında (ġekil 3.6) nem içeriğinin % 11.38'den % 14.85' yükseltilmesi, HE üzerine istatistiksel olarak bir fark yaratmamıģtır. % 11.38 ile % 17.88 arasındaki nem içeriklerindeki değiģim önemli bulunmuģtur. Behera vd (1990) farklı nem koģullarında buğdayla yürüttüğü çalıģmalarında BÇH'nın artıģıyla HE'nin arttığını bildirmiģtir. Sarwar ve Khan (1987)'nın King ve Riddols (1963) ve Arnold (1964) nin bildirdiğine göre, buğday için en yüksek HE farklı batör-kontrbatör açıklıkları ve BÇH'larında pervazlı batörde elde edilmiģtir. AraĢtırıcı BÇH'nın artıģının HE ni arttırdığını bildirmiģtir. Pervazlı tip aksiyal akıģlı harmanlama ünitesiyle yaptığımız buğday harmanlama denemeleri sonucunda HE'nin % 99.43 gibi yüksek bir değerin elde edilmesi bu yargıyı doğrulamaktadır. HE iliģkin tüm deneme kombinasyonlarının etkileri ayrı ayrı değerlendirildiğinde HE % 98.8 ile % 99.56 arasında değiģmiģtir. En düģük HE, 1000 kg/h'lik besleme miktarı, 20 mm'lik açıklık, 23.95 m/s BÇH ve % 11.38 ürün nem içeriğinde (% 98.83), en yüksek HE ise, 1250 kg/h besleme miktarı, 10 mm açıklık, 30.03 m/s BÇH ve % 17.88 ürün nem içeriğinde (% 99.56) elde edilmiģtir. Ancak, aynı değerler 1000 kg/h besleme miktarı, 10 mm açıklık ve % 17.88 nem içeriğinde de elde edilmiģtir. Bununla birlikte, 30.03 m/s lik BÇH nda tüm açıklık ve nemlerde HE yüksek ve birbirine çok yakın değerler olarak bulunmuģtur. 4. SONUÇ VE ÖNERİLER AraĢtırmadan elde edilen bulguların değerlendirilmesi sonucunda aģağıda belirtilen önerilerde bulunabilinir. 1. Harmanlanan tanenin tümünün kontrbatörden ayrılması için, 100 cm'lik batör uzunluğunun yeterli olabileceği belirtilebilir. Denemelerde kullanılan 120 cm uzunluğundaki harmanlama ünitelerinin yerine 100 cm'lik ünitelerin kullanılması durumunda, ağırlığı ve dolayısıyla maliyeti azalacak, güç gereksinimi de düģecektir. 2. Denemelerde kullanılan 15 kw (20 BG) gücündeki elektrik motorunun yerine 5 kw gücündeki bir motorun kullanılması daha ekonomik olacaktır. 3. ÖGT nin, besleme miktarının artmasıyla birlikte azaldığı saptanmıģtır. Dolayısıyla, motor gücünden daha etkin bir Ģekilde yararlanabilmek için yüksek besleme oranlarında çalıģmak yararlı olacaktır. Ayrıca, besleme miktarının artırılması, KTO azaltılması bakımdan da önemlidir. 4. HE yüksek bulunmuģtur. Bu nedenle, harmanlama kayıplarını azaltmak için, ülkemizde de aksiyal akıģlı harmanlama ünitelerine sahip olan harman makinaları ve biçerdöverlerin imalatları yapılması ve kullanımlarının yaygınlaģtırılması ülke ekonomisi için yararlı olacaktır. KAYNAKLAR Anonymous. 1984. ASAE Standards. ASAE S352.1
Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 549 Anonymous. 1997. Tarımsal Yapı (Üretim, Fiyat, Değer, 1995). Yayın No: 2031, DĠE, Ankara. Anwar, M.T., M.A. Choudhary, T.Tanveer and K.M.A. Khan. 1995. Towards Mechanized Harvesting of Oilseed Rape in Pakistan. Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. 26(2):41-46 Behera, B.K, S.K. Dash and D.K. Das. 1990. Development and Testing of a Power-Operated Wheat Thresher. Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. 21(4):15-21. Bhutta, M.S, M.S.Sabir and Z.Jaxaid. 1997. Comparative Performance of Different Methods of Sunflower Threshing. Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. Vol.28(3): 65-67 Chinsuwan,W and A.Vejasit. 1991. Comparison of Axial-Flow Peg Tooth and Rasp Bar Cylinders for Threshing Soybean. Proceedings of the Fourteenth ASEAN Seminar on Grain Post Harvest Technology. Manila, Philippines, 5-8 November, 1991. Evcim, H.Ü. 1983. Türkiye de Ġmal Edilen Harman Makinaları Üzerinde Bir AraĢtırma. Türkiye Zirai Donatım Kurumu Mesleki Yayınları, Ankara. Ghaly, A.E. 1985. A Stationary Threshing Machine: Design, Construction and Performance Evaluation. Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. Vol.16(3): 19-30 Gummert, M., H.D. Kutzbach., W. Mühlbauer, P.Wacker. and G.R. Quik. 1992. Performance Evaluation of an IRRI Axial Flow Paddy Thresher. Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. Vol.23(3): 47-54 Güzel, E. 1990. Hasat-Harman Ġlkeleri ve Makinaları Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Ders Kitabı, No:116, Adana. Harrison, H.P. 1991. Rotor Power and Losses for an Axial Flow Combine. Transactions of the ASAE Vol. 3(2): 24-28 Kanafojski, Cz. And. T.Karwowski, 1976. Agricultural Machines, Theory and Construction. Vol. 2, Crop-Harvesting Machines, Warsaw, Poland. Klenin, N.I., L.F.Popov and V.A.Sakun, 1986. Agricultural Machines. Russian Translations Series, A.A. Balkema, Rotterdam. Kutzbach, H.D. 1996. Combine Development Trends for The Savanna Regions. 1 st Ġnternational Symposıum on Tropical Savannas. Brasil. Pınar, Y. 1995. Batör Tiplerinin Çeltik Harmanlama Özelliklerine ve Enerji Tüketimine Etkileri. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi AraĢtırma Serisi, No: 1, Samsun. Quick, G.R. 1992. IRRI Engineering Contributions to Rice Dependent Agriculture. Agriculture Engineering Conference 1990. Proceedings of a Conference Held in Toowoomba, Australia, 11-14 November. Sarwar, J.G. and A.U. Khan. 1987. Comparative of Rasp-Bar and Wire-Loop Cylinders for Threshing Rice Crop. Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. Vol. 18(2): 37-42 Tandon, S.K, B.S. Sirohi, P.B.S. Sarma. 1988. Threshing Efficiency of Pulses Using Step-Wise Regression Technique. Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. Vol.19(3): 55-57 Ülger, P. 1982. Buğday Hasat-Harmanında Uygulanan DeğiĢik Mekanizasyon Sistemlerinin Tane Ürün Kayıplarına Etkileri. Hasat Öncesi, Hasat ve Hasat Sonrası Ürün Kayıpları Seminer Bildirileri Kitabı, 13-17 Aralık, Ankara. Ülger, P., E. Güzel, B. KayıĢoğlu, B. Eker, B. Akdemir, Y. Pınar. ve Y. Bayhan.1996. Tarım Makinaları Ġlkeleri. Trakya Üniversitesi Tekirdağ Ziraat Fakültesi Ders Kitabı No: 29, Fakülteler Matbaası, Ġstanbul.
Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 550 Wacker, P. 1991. Quality of Work of Axial and Tangential Threshing Units.. Proceedings of CIGR Conferances. pp 1863-1968 (Translation No : 26, AFRC Engineering Silsoe 1991). Dublin, Ireland, Yavuzcan, G., B. Erdiller ve A. Saral. 1987. Ölçme Tekniği. Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Yayın No: 3. Ankara. Yıldız, T. ve Y. Pınar. 1996. Parmaklı ve Pervazlı Tip Batörlerin Soya Fasulyesi Harmanlama Özellikleri ve Enerji Tüketimleri Yönünden KarĢılaĢtırılması Üzerine bir AraĢtırma. 6 Uluslararası Tarımsal Mekanizasyon ve Enerji Kongresi Bildiri Kitabı. 2-6 Eylül, Ankara.