OPTIMIZATION OF WHEEL MOMENT BY CHANGE OF GEOMETRIC PARAMETERS OF TRACTOR TRANSMISSION GEARS

Yıl 2025, Cilt: 66 Sayı: 719, 220 - 238, 30.06.2025

Ezgi Kubilay

https://doi.org/10.46399/muhendismakina.1722401

Öz

Tractors find a wide range of uses in the agricultural sector. Tractors can be used for multi-purpose purposes thanks to the high torque and wheel force expected from the transmission systems used in tractors and the gear shifts that can be adjusted to desired wide ranges. Farmers use tractors for transportation, sowing and planting, tillage, harvesting and storage, and they have to use different tractors depending on the variety of speed and torque adjustment. Tractors that combine the speed and torque balance of tractors for these purposes in a system will reduce farmers' capital and energy use. Parameter changes required to increase the speed value, that is, the wheel speed, cause the wheel torque to decrease. Low torque of the wheel is also an undesirable feature and causes important values such as grip force and skidding to be affected. In this study, gearbox designs that will increase the torque to be transmitted to the wheel force in tractor transmissions and at the same time ensure that the increased torque is at a value that can keep the wheel speed in wide ranges have been investigated. For this purpose, a 4-speed gearbox was created in the 3D Modeling program (INVENTOR) and the conformity of the changes made to its geometric features with the objective function and safety factors was checked. As a result, it has been observed that if the cycle ratio is increased in the gear groups that provide torque increase, the value determining the gear strength limits approaches the critical value. At the same time, adhesion force and wheel perimeter force values increased.

Anahtar Kelimeler

Tractor , gear geometric parameters , wheel torque

TRAKTÖR ŞANZIMAN DİŞLİLERİNİN GEOMETRİK PARAMETRELERİNİN DEĞİŞİMİ İLE TEKERLEK MOMENTİNİN OPTİMİZASYONU

Öz

Traktörler tarım sektöründe oldukça geniş bir oldukça kullanım alanı bulmaktadır. Traktörlerde kullanılan şanzıman sistemlerinden beklenen yüksek tork ve tekerlek kuvveti ile istenen geniş aralıklara ayarlanabilen vites geçişleri sayesinde traktörler çok amaçlı olarak kullanılabileceklerdir. Çiftçiler taşıma, ekim ve dikim toprak işleme, hasat ve depolama amacıyla traktörlerden faydalanmakta, hız ve moment ayarlamasının çeşitliliğine bağlı olarak da farklı traktörler kullanmak zorunda kalmaktadır. Bu amaçlara yönelik traktörlerin hız ve moment dengesini bir sistemde toplayan traktörler, çiftçilerin sermaye ve enerji kullanımını azaltacaktır. Hız değerini yani tekerlek devrini arttırabilmek için gereken parametre değişimleri tekerlek momentinin azalmasına sebep olmaktadır. Tekerleğin momentinin düşük olması da istenmeyen bir özellik olup tutunma kuvveti ve patinaj gibi önemli değerlerin etkilenmesine neden olmaktadır. Bu çalışmada traktör şanzımanlarında tekerlek kuvvetine iletilecek olan momentin arttırılması ve aynı zamanda yapılan moment artışının tekerlek hızını geniş aralıklarda tutabilecek değerde olmasını sağlayacak dişli kutusu tasarımları araştırılmıştır. Bu amaçla 3D Modelleme programında (INVENTOR) 4 vitesli bir dişli kutusu oluşturulup geometrik özellikleri üzerinde yapılan değişimlerin amaç fonksiyonuna ve güvenlik faktörlerine uygunluğu kontrol edilmiştir. Sonuç olarak moment artışını sağlayan vites gruplarında çevrim oranı arttırılırsa dişli mukavemet sınırlarını belirleyen değerin kritik değere yaklaştığı görülmüştür. Aynı zamanda tutunma kuvveti, tekerlek çevre kuvveti değerleri artış göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

Traktör , dişli geometrik parametreleri , tekerlek momenti

Kaynakça

• Akın, E., & Akdemir, B. (2012). Traktör şanzıman tasarım parametrelerinin belirlenmesi. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 8(1), 107-115. Doi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/tarmak/issue/11535/137396.
• Arıkan MS, Tamer M. Helisel Dişlilerin Dinamik Yük Analizi. MATİM. 1995;2(5):200-8. Erişim Adresi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/matim/issue/37942/438244.
• Aysal, F. E., Bayrakçeken, H., & Girgin, Z. (2015). Şanzımanlarda Dişli Oranı Değişiminin Analizi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 15(1), 17-21. Erişim Adresi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/akufemubid/issue/1614/20212.
• Al-deen, S., Ergech, M. A., & Tahir, H. T. (2008). Comparative Analyses of the 4WD Tractor Performance with Two Different Mouldboard Plow Bottoms by Using FEM. Journal of Agricultural Sciences, 14(02), 183-192. Doi: https://doi.org/10.1501/Tarimbil_0000000510
• Demir, M., & Güner, F. (2022). Generating a Matlab Code with Parameter Optimization in Gearbox. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 12(2), 1098-1107. Doi: https://doi.org/10.31466/kfbd.1140880
• Çarman, K., & Şeflek, A. Y. (2005). Lastiklerin Çeki Performansı İçin Bulanık Uzman Sistem Tasarımı. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 1(1), 63-68. Erişim Adresi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/tarmak/issue/11563/137801.
• Güllü, E., & Yılmaz, T. G. (2017). İç ve Dış Dişli Çarklarda Meydana Gelen Yüzey Basınçlarının ve Deformasyonların İncelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(2). Doi: https://doi.org/10.17341/gazimmfd.322185
• Hızarcı, B., Ümütlü, R. C., Kıral, Z., Öztürk, H. (2018). Titreşim Bölgesi Analizi ile Bir Dişli Kutusunda Yüzey Oyukçuk Hata Seviyelerinin Tespiti*. Mühendis ve Makina, 59(693), 19-32. Erişim Adresi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/muhendismakina/issue/48384/612848.
• Kazar, T., Asal, C., Soyhan, H. S., Demirtas, V. (2016). Taşıyıcı-Yükleyici Bir İş Makinesi İçin Difransiyel Dişli Kutusu Tasarımı. Uluslararası Yakıtlar Yanma ve Yangın Dergisi (4), 72-76. Erişim Adresi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/fce/issue/29251/313167.
• Karataş, Ç., Fetullayev, E., & Kafkas, F. (2013). AISI 5115 Çelikten İmal Edilen Dişli Çarkın Diş Dibindeki Kalıcı Gerilmelerin İncelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 16(1), 9-18. Erişim Adresi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/gazimmfd/issue/6650/89294.
• Kubilay, E., Karakuş, S. (2023). Helis Dişli Çiftlerinde Optimum Kütle ve Hacme Ulaşmak için Geometrik parametrelerin değişiminin İncelenmesi. Journal of Science, Technology and Engineering Research, 4 (1), 52-66. Doi: https://doi.org/10.53525/jster.1269221
• Sağlam, C., Gerçek, S., Çetin, N., Karaca, L. (2018). Kayseri Sulama Birlikleri İşletmelerinde Optimum Makina Boyutu ve Traktör Gücünün Belirlenmesi. Ziraat Fakültesi Dergisi, 13(1), 95-102. Erişim Adresi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/sduzfd/issue/39125/330795.
• Erdoğan,D.,Çolak, A.I.(2001). Meliorasyon Makinaları. Ankara
• Sarıtaş, M., Gölbol, Ö., & Yayla, P. (2021). Finite element stress analysis of three-stage gear box. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10(2), 784-790. Doi: https://doi.org/10.28948/ngumuh.794874
• Silleli, H. (2007). Traktörlerin Uzunlamasına Eksende Kütlesel Atalet Momenti ve Ağırlık Merkezinin Salınım Yöntemiyle Belirlenmesi. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 3(4), 217-224. Erişim Adresi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/tarmak/issue/11558/137730.
• Sümer, S. K., & Sabancı, A. (2005). Farklı Lastik Tekerlek Düzenlemelerinin Anızlı Arazilerde Traktör Performansı Üzerindeki Etkileri. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 1(1), 55-62. Erişim Adresi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/tarmak/issue/11563/137800.
• Ünal, E., & Taşdemir, V. (2018). Helisel Dişlilerde Dişli Devir Sayısının Temas Gerilmesi Üzerine Etkisinin Araştırılması. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 6(3), 383-389. https://doi.org/10.21923/jesd.371240.
• Zeyveli, M., Saruhan, H., & Göloğlu, C. (2008). Dişli Kutularında Parametrelerin Hacim Ve Mukavemete Etkilerinin Araştırılması. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 24(1), 315-333. Erişim Adresi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/erciyesfen/issue/25577/269841.
• Kang, J. S., & Choi, Y. S. (2008). Optimization of helix angle for helical gear system. Journal of mechanical science and technology, 22, 2393-2402. Erişim Adresi: https://www.researchgate.net/publication/257774640_Optimization_of_helix_angle_for_helical_gear_system.
• Chen, Z., Zeng, M., & Fuentes-Aznar, A. (2020). Computerized design, simulation of meshing and stress analysis of pure rolling cylindrical helical gear drives with variable helix angle. Mechanism and Machine Theory, 153, 103962. Erişim Adresi: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094114X2030183X.
• Kong, X., Hu, Z., Tang, J., Chen, S., & Wang, Z. (2023). Effects of gear flexibility on the dynamic characteristics of spur and helical gear system. Mechanical Systems and Signal Processing, 184, 109691. Erişim Adresi: https://www.researchgate.net/publication/362859594_Effects_of_gear_flexibility_on_the_dynamic_characteristics_of_spur_and_helical_gear_system.
• He, Z., Zhang, T., & Lin, T. (2020). Novel mathematical modelling method for meshing impact of helical gear. Mechanism and Machine Theory, 152, 103949. Erişim Adresi: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094114X20301701.
• Algül, A. E. (2021). Gerilme giderme deliklerine sahip düz dişli çarklardaki gerilme analizi (Master’s thesis, Bursa Uludağ Üniversitesi). Erişim Adresi: https://acikerisim.uludag.edu.tr/entities/publication/a82830c3-c4d0-4daa-982f-19b7e05d3bb1.
• Pazarkaya, İ., Yazar, M., & Özdemir, A. (2022). Eliptik Dişli Tasarımı, İmalatı, Analizi ve Eliptik Dişlilerin Endüstriyel Uygulamaları. Gazi University Journal of Science Part C: Design and Technology, 10(3), 558-576. Erişim Adresi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/gujsc/article/1103492.
• Moralar, A. (2011). Hububat ekim makinelerinde ekici düzen sisteminin optimizasyonu. Erişim Adresi: https://acikerisim.nku.edu.tr/items/d3bd1f33-fd5f-40fc-8207-ed50ed595fd2.
• Taşer, S. (2015). Planet dişli mekanizmaları ve yem karma makinesi R6 planet dişli setinde karşılaşılan hasarların incelenmesi (Master’s thesis, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü). Erişim Adresi: https://dspace.balikesir.edu.tr/xmlui/handle/20.500.12462/2679.
• Bekdik, A. R. (2023). Bir Otomotiv Diferansiyelinde Son Redüksiyon Oranını Değiştirerek Tasarımlarının ve Analizlerinin. Erişim Adresi: https://acikerisim.selcuk.edu.tr/items/f4a605ef-ea64-47c9-8ba7-74bb92064109.