Parçalama Makinelerinin Tasarımında Kullanılmak Üzere Farklı Budama Artıklarının Bazı Kesme Özelliklerinin Belirlenmesi

Abstract

Bağ ve bahçelerde budama, bakım ve hasat işlemleri sonucu büyük miktarlarda ortaya çıkan budama artıkları üreticiler için sorun haline gelmektedir. Bu sorunu gidermek amacıyla budama artıklarının parçalanarak toprağa karıştırılması, böylece erozyonun engellenmesi, toprak organik madde içeriğinin arttırılması, buna bağlı olarak tarımsal verimin arttırılarak daha çevreci ve sürdürülebilir çözüm yöntemleri giderek önem kazanmaktadır. Parçalama işlemi, bu amaç için geliştirilmiş dal parçalama/öğütme makinalarıyla gerçekleştirilmektedir. Dolayısıyla söz konusu makinaların daha etkin ve verimli bir şekilde parçalama işlemini yapabilmesi için parçalanacak artıkların kesme özelliklerinin bilinmesi önemlidir. Bu amaçla yapılan çalışma kapsamında, budama artıklarının parçalanması için kullanılacak bir makinanın tasarımında dikkate alınması gereken kesme kuvveti ve enerji değerleri 7 farklı bitki türü için (Andız, Ateşdikeni, Çalı, Çam, İğde, Şeftali ve Zakkum), 2 farklı nem düzeyinde ve kesme ekseninde, çap değerleri de göz önüne alınarak kesme kuvveti, gerilme, enerji ve özgül enerji tüketimine etkileri incelenmiştir. Sonuç olarak kesme ekseninin değiştirilmesi tüm çeşitlerde kesme kuvveti, gerilme, enerji ve özgül enerji tüketimi değerlerini önemli oranda etkilemiş olup, yatay eksen için bulunan değerler, dikey eksen için bulunan değerlere göre oldukça yüksek olmuştur. Örneklere ait nem ve çap durumlarındaki değişimler ve etkileri incelenecek olursa, Çalı, Çam, İğde ve Şeftali çeşitlerine ait nem oranları sırasıyla % 34.5, % 30.1, % 28.6 ve % 35.6 oranları arasında düşürülmüş olsalar bile, bu nem oranlarının kesme kuvveti, gerilme, enerji ve özgül enerji tüketimine istatistiksel açıdan önemli bir etkisi olmamıştır. Andız, Ateşdikeni ve Zakkum çeşitlerinde ise diğer çeşitlerin aksine nem durumlarının değişimi ele alınan parametreler üzerinde önemli derecede etkili olmuştur. Çalışmada elde edilen bu sonuçlardan, denemeye alınan çeşitlerin budama artıklarının etkin ve verimli şekilde parçalanması için geliştirilecek bir makinanın tasarımında yararlanılabilir.

Keywords

• Dal parçalama
• Kesme kuvveti
• Kesme ekseni
• Toprak ıslahı
• Enerji verimliliği

Parçalama Makinelerinin Tasarımında Kullanılmak Üzere Farklı Budama Artıklarının Bazı Kesme Özelliklerinin Belirlenmesi

Abstract

Pruning residues that occur in large quantities as a result of pruning, maintenance and harvesting processes in vineyards and orchards become a problem for producers. In order to solve this problem, more environmentally friendly and sustainable solution methods are gaining importance by shredding the pruning residues and mixing them into the soil, thus preventing erosion, increasing the soil organic matter content, and accordingly increasing the agricultural yield. Shredding process is carried out with branch shredding/grinding machines developed for this purpose. Therefore, it is important to know the cutting properties of the residues to be shredded so that these machines can work more effectively and efficiently. For this purpose, the cutting force and energy values to be considered in the design of a machine to be used for shredding pruning residues were determined for 7 different plant species (Juniperus Drupacea, Pyracantha Coccinea, Shrub, Pine, Oleaster, Peach and Oleander), at different moisture levels and in the cutting axis, considering the diameter values. The effects of these variables were researched on cutting force, strength, energy and specific energy consumption. As a result, changing the cutting axis significantly affected the cutting force, strength, energy and specific energy consumption values in all varieties, and the values found for the horizontal axis were quite high compared to the values found for the vertical axis. When the changes in the moisture content and diameter of the samples and their effects were examined, although the moisture values of Shrub, Pine, Oleaster and Peach cultivars were reduced (respectively % 34.5, % 30.1, % 28.6, % 35.6), these moisture rates did not have a statistically significant effect on the cutting force, strength, energy and specific energy consumption. The variation of moisture content of Juniperus Drupacea, Pyracantha Coccinea and Oleander cultivars had a significant effect on the cutting parameters. These results obtained in the study can be used in the design of a machine to be developed for the effective and efficient shredding of the pruning residues of the tested varieties.

Keywords

• Branch shredders
• Cutting force
• Cutting axis
• Soil remediation
• Energy efficiency

References

1. Aybek, A., Üçok, S., İspir, M.A., Bilgili, M.E. (2015). Türkiye’de kullanılabilir hayvansal gübre ve tahıl sap atıklarının biyogaz ve enerji potansiyelinin belirlenerek sayısal haritalarının oluşturulması. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 12 (03): 109-120.
2. Canakci, M., Topakci, M., Karayel, D., Unal, I., Cakir, M., Yigit, M., Ozdemir, E. (2018). Determination of the management costs for self-propelled pruning residue shredder. Journal of Agricultural Machinery Science, 14 (2): 127-134.
3. Çanakçı, M., Çakır, M., Ünal, İ., Karayel, D., Topakcı, M. (2018). Kendi yürür bir budama atığı parçalama makinası prototipinin geliştirilmesi. TÜBİTAK TOVAG Proje, Syf: 89, Proje No: 214O260.
4. Canakci, M., Topakci, M., Karayel, D., Agsaran, B., Kabas, O., Yigit, M. (2019). The effect of different blades on the performance values of a pruning chopper used to improve soil properties. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 25 (5): 1052–1059.
5. Çıtak, S., Sönmez, S., Öktüren, F. (2006). Bitkisel kökenli atıkların tarımda kullanılabilme olanakları. Derim, 23: 40-53.
6. Eliçin, A.K., Sessiz, A., Pekitkan, F.G. (2019). Effect of various knife type, cutting angle and speed on cutting force and energy of grape cane. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi (European Journal of Science and Technology), 15: 519-525.
7. Esgici, R., Pekitkan, F.G., Ozdemir, G., Guzel, E., Sessiz, A. (2019). Cutting parameters of some grape varieties subject to the diameter and age of canes. Fresenius Environmental Bulletin, 28 (1): 167-170.
8. Ghahraei, O., Ahmad, D., Khalina, A., Suryanto, H., Othman, J. (2011). Cutting tests of kenaf stems. Transactions of the ASABE, 54(1): 51-56.

9. Kayışoğlu, B., Bayhan, Y., Taşeri, L. (2007). Effects of secondary tillage implement on some properties of soil and yield of sunflower. Journal of Tekirdag Agricultural Faculty, 4 (1): 81-89.
10. Kocabıyık, H., Kayışoğlu, B. (2005). Sap parçalama makinalarının performans ve enerji maliyetlerinin değerlendirilmesi. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 1 (3): 183-188.
11. Mohsenin, N.N. (1986). Physical properties of plant and animals materials (2nd edition). Gordon and Breach Science Publishers, New York.
12. Nesvadba, N., Houska, M., Wolf, W., Gekas, V., Jarvis, D., Sadd, P.A., Johns, A.I. (2004). Database of physical properties of agro-food materials. Journal of Food Engineering, 61: 497-503.
13. Öngören, N. (2021). Bağ budama atıklarının parçalanmasında kullanılacak bir makinanın modifikasyonu ve performansının değerlendirilmesi. (Yüksek Lisans Tezi) Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Diyarbakır.
14. Özdemir G., Sessiz A., Esgici R., Elicin A.K., (2015). Cutting properties of wine grape cultivars. Scientific Papers. Series B, Horticulture. Vol. LIX: 151-158.
15. Pekitkan, F.G., Eliçin, A.K., Sessiz, A. (2019). Effects of knives type, cutting angle and loading speed on force and energy requirement of grape cane. Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology, 6 (2): 9552-9556.
16. Pekitkan, F.G., Eliçin, A.K., Sessiz, A. (2020). Bazı yerli tip üzüm (Vitis vinifera L.) çeşitlerinin budama sürgünlerinin kesme özelliklerinin belirlenmesi. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi, 8 (1): 33–40.
17. Rotz, C.A., Muhtar, H.A. (1992). Rotary power requirements for harvesting and handling equipment. Applied Engineering in Agriculture, 8 (6): 751-757.
18. Sessiz, A., Güzel, E., Bayhan, Y. (2018). Bazı yerli ve yabancı üzüm çeşitlerinde sürgünlerin kesme kuvveti ve enerjisinin belirlenmesi. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi (Turkish Journal of Agricultural and Natural Sciences). 5 (4): 414–423.
19. Sessiz, A., Elicin, A.K., Bayhan, Y. (2019). Cutting force and energy requirement of Bogazkere grape (Vitis vinifera L.) cane. Scientific Papers. Series B, Horticulture, 63 (1): 265-270.