Comparison of Two Different Drive Systems on Fertilizer Broadcaster

Abstract

Many agricultural machines (rotary tiller, planting, fertilizing, pesticide, irrigation, shearing, baling, silage machines etc.) are operated by getting motion from the tractor power takeoff. The motion from the tractor power takeoff (PTO) is transferred to the agricultural machines via an articulated shaft (the intermediate shaft). In motion transmission with an articulated shaft, in addition to mechanical adversities, there are risks of noise, vibration and entanglement which will affect the operator's health and safety during operation. In this study, a hydraulic system, which is formed as an alternative to the movement given by the PTO to the fertilizer broadcaster is connected to the hydraulic system of the tractor with open circuit hydraulic system. In the case of both motion transmissions (articulated shaft and hydraulic motor), operating conditions of the machine; fertilizer distribution uniformity, tractor fuel consumption, noise and vibration values were determined and compared. While mean noise level in mechanical system were determined as 91.01 (dBA) on the machine and 81.93 (dBA) in the tractor cabine, mean noise level in hydraulic system were determined as 81.15 (dBA) on the machine and 71.85 (dBA) in the tractor cabine. While the total vibration acceleration of the mechanical system were determined as 68.36 m s-2 on the machine, 3.23 m s-2 on the tractor driver seat, the total vibration acceleration of the hydraulic system were determined as 60.02 m s-2 on the machine and 2.64 m s-2 on the tractor driver seat. It has been determined that the machine with hydraulic system does not differ significantly from the mechanical system in terms of fertilizer distribution uniformity, but it is more suitable in terms of fuel consumption and noise and vibration values that important for the health of the tractor driver. Operating the Fertilizer broadcaster machines with a hydraulic system can be an alternative system in terms of ergonomics that can increase both the efficiency and effectiveness of the machine. Works can be done to operate other machines driven from the PTO with hydraulic motor applications.

Keywords

• Hydraulic motor
• Fertilizer broadcaster
• Tractor hydraulic system
• Fertilizer distribution uniformity
• Tractor fuel consumption

Santrifüj Gübre Dağıtma Makinesinde İki Farklı Tahrik Sistemin Uygulamasının Karşılaştırılması

Abstract

Birçok tarım makinesi (toprak frezeleri, ekim, gübreleme, ilaçlama, sulama, biçme balyalama, silaj vb. makineler) traktör kuyruk milinden hareket alarak çalıştırılmaktadır. Traktör kuyruk milinden hareket, bir mafsallı mil (ara mil) ile tarım makinelerine aktarılmaktadır. Mafsallı mille hareket iletiminde, mekaniksel olumsuzlukların yanında, çalışma sırasında operatörün sağlık ve güvenliğini etkileyecek gürültü, titreşim ve mile dolanma riskleri de vardır. Bu çalışmada, santrifüj gübre dağıtma makinesine traktör kuyruk milinden verilen harekete alternatif olarak oluşturulan hidrolik bir sistemin, açık devre hidrolik sisteme sahip traktörün hidrolik sistemine bağlanarak çalışması sağlanmıştır. Her iki hareket iletimi (mafsallı mil ve hidrolik motor) durumlarında makinenin çalışma koşullarında; gübre dağılım düzgünlüğü, traktör yakıt tüketimi, oluşan gürültü ve titreşim değerleri belirlenerek karşılaştırılmıştır. Mekanik sistemli çalışmada ortalama gürültü düzeyi; makine üzerinde 91.01 (dBA), traktör kabini içerisinde ise 81.93 (dBA) olarak belirlenmiştir. Hidrolik sistemli çalışmada ise ortalama gürültü düzeyi; makine üzerinde 81.15 (dBA), traktör kabini içerisinde ise 71.85 (dBA) olarak belirlenmiştir. Mekanik sistemin toplam titreşim ivmesi makine üzerinde 68.36 m s-2, traktör sürücü koltuğunda ise 3.23 m s-2 olmakta iken hidrolik sistemin toplam titreşim ivmesi makine üzerinde 60.02 m s-2, traktör sürücü koltuğunda ise 2.64 m s-2 olarak belirlenmiştir. Hidrolik sisteme sahip makinenin gübre dağılım düzgünlüğü açısından mekanik sisteme göre önemli bir farklılığı olmadığı, ancak yakıt tüketimi ve traktör sürücüsünün sağlığı açısından önemli olan gürültü ve titreşim değerleri bakımından daha uygun olduğu belirlenmiştir. Gübre dağıtma makinelerinin hidrolik sistem ile çalıştırılması makinenin hem verimini hem de etkinliğini arttırabilecek ergonomik açıdan da alternatif bir sistem olabilecektir. Traktör kuyruk milinden hareket alan diğer makinelerin de hidrolik motor uygulamaları ile çalıştırılmaları konusunda çalışmalar yapılabilir.

Keywords

• Hidrolik motor
• Gübre dağıtma makinesi
• Traktör hidrolik sistemi
• Gübre dağılım düzgünlüğü
• Traktör yakıt tüketimi

References

1. Akıncı, İ., Sabancı, A., Korucu, T., Ülker, K. (1996). Bazı Tarımsal İşlerde Traktör Titreşim Özellikleri. 6. Uluslararası Tarımsal Mekanizasyon ve Enerji Kongresi. (UTMEK’96). 2-6 Eylül, S.323-334. Ankara, Türkiye.
2. Anonim (2013). Çalışanların Gürültü İle İlgili Risklerden Korunmalarına Dair Yönetmelik. 28.07.2013 ve 28721Sayılı Resmi Gazete. Başbakanlık Basımevi, Ankara.
3. Anonim (2015). Titreşim Ölçüm Cihazları PCE-VM 3D, https://www.pce-instruments.com/turkish/oel_uem-teknolojisi/oel_uem cihazlarae/titre_im-oel_uem-cihazae_-pce-instruments-titre_im-oel_uem-cihazlarae_-pce-vm-3d-det_2212841.htm, (Erişim tarihi: 12.12.2015).
4. Anonim (2016). Tractor PTO Shaft Monitoring System, https://datum-electronics.co.uk/product/tractor-pto-shaft-power-monitoring-system/, (Erişim tarihi: 23.05.2016).
5. Anonim (2017a). Инновации AXIS-H Гидравлический привод, https://rauch.de/russisch/-4/axis-h/hydraulischer-antrieb.html, (Erişim tarihi: 15.05.2019).
6. Anonim (2017b). Druckmanometer PCE-SCJN Serie 400, https://www.warensortiment.de/datenblatt/datenblatt-druckmanometer-pce-scjn-serie.pdf, (Erişim tarihi: 23.12.2017).
7. Anonim (2017c). Handheld Tachometer PCE-151, https://www.industrial-needs.com/manual/manual-pce-151.pdf, (Erişim tarihi: 23.12.2017).
8. Anonim (2018). hpa teknoloji, www.hpa.com.tr/tr/pdf/hidrolik/formüller.pdf, (Erişim tarihi: 23.12.2018).

9. Anonim (2019a). Ziraat Mühendisleri Odası (ZMO), http://www.zmo.org.tr/genel/bizden_detay.php?kod=30873&tipi=5&sube=0, (Erişim tarihi: 25.05.2019).
10. Anonim (2019b). Hand-held Analyzer Type 2250-S – Brüel & Kjær Sound & Vibration, https://www.bksv.com/en/2250, (Erişim tarihi: 09.03.2019).
11. Anonim (2019c). Analytical Balance HR-250AZ, http://www.labequip.com/kz-content/images/xlarge/AND-HR250AZ-4decimal-Balance-43181.jpg, (Erişim tarihi: 10.04.2019).
12. Anonim (2021). Türkiye İstatistik Kurumu (TUİK). Tarımsal İstatistik Verileri, http://www.tuik.gov.tr/, (Erişim tarihi:15.02.2021).
13. ASAE Standards, 45th Ed. (1998). S341.2. Procedure for measuring distribution uniformity and calibrating granular broadcast spreaders. St. Joseph, Mich.: ASAE.
14. Babalık, F.C. (2007). Mühendisler İçin Ergonomi İşbilim. Nobel Yayın Dağıtım Ltd. Şti., Yayın No: 831, Ankara.
15. Civelek, Ç., Gülsoylu, E. (2010). Bazı Tek Akslı Traktörlerle Çalışmada Tutamaklara Gelen Titreşimlerin Belirlenmesi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 47(3):257-263.
16. Çetin, M., Saygın, S., Demir, H. (2020). Tarım Sektörünün Çevre Kirliliği Üzerindeki Etkisi: Türkiye Ekonomisi İçin Bir Eşbütünleşme ve Nedensellik Analizi. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi 17 (3): 329-345.
17. Demirgil, H. (2005). Non-Parametrik Testler, Editör: Şeref KALAYCI, SPSS Uygulamalı Çok Değişkenli İstatistik Teknikleri, Asil Yayın Dağıtım, Ankara.
18. Glover, J. W., Baird, J. V. (1973). Performance of spinner type fertilizer spreaders. Transactions of the ASAE 16(1): 48-51.
19. Grift, T. E. (2000). Spread pattern analysis tool (spat): I. Development and theoretical examples. Transactions of the ASAE 43(6): 1341–1350.
20. Özmerzi, A., Yaldız, O., Kürklü, A., Ertekin, C., Külcü, R. (2004). Tarım Makinaları İçin Mühendislik El Kitabı. Literatür Yayınları: 124, İstanbul.
21. Sabancı, A. (1981). Tarım Traktörlerinin Ergonomik Nitelikleri Üzerinde Bir Araştırma. TZDK Mesleki Yayınları, No: 1, Ankara.
22. Sabancı, A., Başçetinçelik, A., Özgüven, F., Öztürk, H. H., Say, S. M. (2010). Tarım Makinaları 1. Nobel Kit. Yayın Dağ.ve Paz. Ltd. Şti. Adana.
23. Sabancı, A., Sümer, S. K. (2011). Ergonomi. Nobel Akademik Yayıncılık Eğitim Danışmanlık Tic. Ltd. Şti., Yayın nu: 80, Ankara.
24. Safer (2008). Kırsal Alanda Çalışanlar İçin Daha Güvenli Tarım. Eğitim Modülleri. Santrifüj Gübre Dağıtma makineleri, S435-475.
25. Temel, U., Öztekin, Y.B. (2020). Tokat İlinde Kullanılan Bitki Koruma Makinelerinin Ürün Güvenliği Açısından Değerlendirilmesi. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi 17(3): 276-284.
26. TS EN ISO 5349-1 (2005). Mekanik Titreşim-Kişilerin Maruz Kaldığı, Elle İletilen Titreşimin Ölçülmesi ve Değerlendirilmesi-Bölüm 1: Genel Kurallar. Türk Standartları Enstitüsü.