Toprak frezeleri Prof.Dr.Rasim OKURSOY 1

Transkript

1 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 1

2 Toprak frezeleri, titreşimli dipkazanlar ve kuyruk mili tırmıkları ile birlikte hareketini traktörün kuyruk milinden alarak çalışan toprak işleme aletlerindendir. Birçok kaynakta toprak frezelerine rototiller veya rotovatör adı verilir. Bu makinalar aynı zamanda büyüklüklerine göre çapa ya da ara çapa makinası olarak ta bilinmektedir. Gerçekte, bahçe mekanizasyonunda kullanımları yaygın olmasına rağmen, tarla mekanizasyonunda da kullanımı yaygınlaşmaya başlamış, hatta ileri ülkelerde azaltılmış toprak işleme (minimum toprak işleme) tekniklerinin uygulanmasında en çok aranılan aletlerden olmuşlardır. Toprak frezeler ile yapılan toprak işlemede nominal motor gücünden %60-%80 oranında yararlanılır. Ayrıca, bıçakların dönme yönüne göre toprak işleme aletleri içerisinde negatif çeki kuvvetine gereksinim duyan tek makinadır. Toprak frezeleri pulluğa göre toprağı 7 kat daha fazla parçalayarak karıştırır.organik artıklar iyi parçalanır ancak toprağa gömülmeden savrulur. Böylece humus oluşumu toprakta gecikir. Kuru tarım bölgelerinde toprak erozyonuna neden olacak toprak yapısı kazandırması nedeniyle bu bölgelerde kullanılması önerilmez Prof.Dr.Rasim OKURSOY 2

3 Toprak frezesi döner tırmık kombinasyonu Prof.Dr.Rasim OKURSOY 3

4 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 4

5 Toprak frezelerini oluşturan parçalar : 1-Çatı 2-İşleyici ayaklar (rotor, bıçaklar,freze mili) 3-Hareket iletim düzeni (dişli kutusu, mafsallı şaft) 4-Kontrol ve ayar mekanizmaları (kızaklar, askı sistemi) Prof.Dr.Rasim OKURSOY 5

6 (a) Doğru yönlü (yukarıdan aşağı) (b) zıt yönlü (aşağıdan yukarı) toprak frezeleri Özellik Doğru yönlü Zıt yönlü Toprağa çarpma etkisi fazla az Negatif çeki fazla yok Toprağı parçalaması fazla Çok çok fazla Humus oluşumunu hızlandırma normal fazla Prof.Dr.Rasim OKURSOY 6

7 (a) Doğru yönlü (yukarıdan aşağı) (b) zıt yönlü (aşağıdan yukarı) toprak frezeleri Vc : Rotordaki bir bıçağın ucunun çevre hızı (m/s) Vc πrn 30 ve λ Vc Vf Vf : Makinanın ilerleme hızı (m/s) R : Rotor yarıçapı (m) N :rotor devri (d/dak) λ : hızlar oranı (doğru yönlü frezelerde 2 ile 9 arasında) Prof.Dr.Rasim OKURSOY 7

8 -bıçaklar l 60Vf n l : bir freze bıçağı tarafından kesilen toprak şeridinin kalınlığı Vf. Makinanın ilerleme hızı (m/s) N : rotor devri (d/d) ξ: plakalara bağlı bıçak sayısı Freze Bıçakları Yaylı çengel kanca yayvan Sabit C tipi L tipi (a) yaylı (b) sabit Prof.Dr.Rasim OKURSOY 8

9 -bıçaklar Yaylı bıçaklar bahçe frezelerinde görülür. Çengel, kanca ve yayvan bıçaklar olmak üzere üç çeşidi vardır. Çalışma sırasında iyi titreştiği için yabancı otlarla sarılmış tarlalarda çok iyi performans gösterir. Yabancı otlar kök bölgesinden koparılarak savrulurlar. Toprağı çok fazla parçaladığından kurak bölgelerde kullanılması büyük özen gerektirir. Tarla mekanizasyonunda kullanılan toprak frezelerinde ise sabit bıçakların kullanımı yaygındır. Bunların L şeklinde 90 bükülmüş tipi ile C şeklinde kıvrılmış tipi vardır. Bıçaklar özel emniyet somunları ile rotora bağlanmışlardır.anız ve yabancı otların bu kesilip parçalanarak toprağa gömülmesi, bu bıçaklarla daha iyi yapılmaktadır. Bıçaklar yüksek mangan çeliğinden yapılır, sert kısımlarının ortalama sertlik dereceleri 500 BSD civarındadır Prof.Dr.Rasim OKURSOY 9

10 -çatı Çatının görevi bütün elemanları bir arada tutmaktır. Çatıda, aletin arka bölgesinde, kesilen toprakların etrafa savulmasını önlemek için elastik malzemeden çoğu kez de sac malzemeden yapılmış bir koruyucu kapak bulunmaktadır. Çatı sac malzemeden yapılmış olup üzerinde ayrıca, freze milinin yataklandığı bölümler ile bu mile hareket ileten elemanlar bulunmaktadır. Derinlik ayarında kullanılan kızaklar ile makinanın traktöre bağlantısında kullanılan askı sistemi ve mafsallı şaft girişi çatı üzerinde bulunan diğer organlardır. Freze miline hareket milin ortasından ya da yan tarafından iletilir. Standart kuyruk mili devri olan 540 d/d lık devir bir dişli kutusu aracılığı ile 1/3 veya 2/3 oranında düşürüldükten sonra kayış-kasnak veya zincir-dişli sistemleri yardımı ile freze miline iletilir. Büyük güçlü frezelerde freze miline hareket yan taraftan yapılır. Sıraya ekilmiş çapa bitkilerdeki sıra aralarının işlenmesinde kullanılan toprak frezelerinde her sıra arası için bir rotor ünitesi bulunabilmekte ve bu üniteler hareket ortadan iletilmektedir Prof.Dr.Rasim OKURSOY 10

11 -çeki kuvveti ve çeki gücü Zıt yönlü frezeler uygulamada çok az kullanıldığından, toprak frezelerinde çeki kuvveti ve çeki gücü hesapları doğru yönlü frezeler için yapılır. Bir freze bıçağı sikloid bir eğri üzerinde hareket ederek kesilen toprak dilimi içerisinde yatay (Fx) ve düşey (Fy) bileşenleri olan kesme direncine (Fu) maruz kalır. Kesme direncinin büyüklüğü sıfırdan başlar, ve bıçak dilim içerisinde ilerledikçe artar ve bir noktada maksimum değerine ulaşır. Kesme işi tamamen bittikten sonra bıçak boşa çıkacağı için direnç yeniden sıfıra düşer. Dairesel hareket yapan freze bıçağının ucundaki Fu gerçekte toprağın kesilme direncinden kaynaklanan çevre kuvveti olup aynı zamanda statik (Fs) ve dinamik (Fd) kuvvet bileşenlerinden oluşmaktadır. Bir başka deyimle : Fu Fs Fd Prof.Dr.Rasim OKURSOY 11

12 -çeki kuvveti ve çeki gücü Fs 10 Vf Vc abas abad Çevre kuvvetinin sayısal büyüklüğü, freze miline gelen torkun rotor yarıçapına oranlanması ile bulunur. Fs ve Fd statik ve dinamik bileşenler, Vf ve Vc makinanın ilerleme hız ile bıçak ucunun çevre hızları (m/s), a ve b iş derinliği ve iş genişliği (dm), As ve Ad ise statik ve dinamik iştir. Statik iş, kg/dm 2 cinsinden özgül toprak direncine (ωo) bağlıdır. Dinamik iş ise bıçak ucunun çevre hızı ile dinamik iş katsayısından giderek hesaplanır. Dinamik iş katsayısına dinamik direnç katsayısı da denilmektedir. Fd 10 Vf Vc As ωoco 10 Ad a 2 uvc 1000 PT Fu Vc 75 T R Eşitliklerde : ωo-özgül toprak direnci (kg/dm 2 ), Co-statik iş katsayısıdır. Aynı şekilde, audinamik özgül iş katsayısı (kgs 2 /m 4 ) olup tabloda bu değerler verilmiştir. Ayrıca: P T frezenin güç gereksinimi (BG), Vc bıçak çevre hızı (m/s), η T ve η R sırasıyla iş yapma yeteneği ile güç rezerv katsayıları olup bu değerler %70-%90 arasında değişmektedir Prof.Dr.Rasim OKURSOY 12

13 Tür Toprak frezeleri-çeki kuvveti ve çeki gücü Özellik ωo (kg/dm 2 ) Hafif topraklar Orta-ağır topraklar Ağır topraklar Çok ağır topraklar Bıçak türü İş derinliği a(cm) Dilim boyu l(cm) Toprak yapısı Co au (kgs 2 /m 4 ) Toprak frezesi Açılı bıçak Tarla Toprak frezesi Açılı bıçak Çayır Toprak frezesi Açılı bıçak Çayır Toprak frezesi Bükük bıçak Tarla / çayır Döner kıyıcı kıyıcı Tarla Karıştırıcı pulluk Bükük bıçak Tarla Prof.Dr.Rasim OKURSOY 13