Front Safety Mechanism Design and Manufacturing for Garden Tractors

Öz

Tractors are one of the most widely used machines in the agricultural sector. Most of the accidents in the agricultural sector are caused by the overturning of tractors. In order for the driver to survive after a rollover, some passive safety measures must be taken. Especially in tractors without cab, this mechanism called ROPS (Roll-Over Protective Structure) prevents the driver from being under the tractor during tipping. Although ROPS are in different designs, they must be manufactured to certain standards in accordance with the regulation. The basic obligation as per the regulation; is that the force that the operator (driver) must spend while performing these operations during the active and passive positions of the front-mounted protective structure (ROPS) is under certain limits. In ROPS design; It is made in such a way that there is at least one shaft to connect the U protection bar to the ROPS left-right leg. Thus, it is ensured that the U protection bar is rotatably connected with respect to the ROPS left-right leg. Spring mechanism design and manufacturing has been added to the protective structure, which does not have a front-mounted auxiliary support system. Thanks to the spring placed in the system, less force is consumed by supporting the energy that the driver will spend during this process. Thus, thanks to this mechanism, the front protective structure has been reduced to levels that will remain below the limit values in the regulations while being switched from the active position to the passive position or vice versa. In the regulation, the measured values for the 1st Region, 2nd Region and 3rd Region should be applied to the forces 100 N, 75 N and 50 N, respectively. In the design without spring mechanism, these forces were measured as 166.77 N, 156.97 N and 127.53 N, respectively. It has been observed that the data obtained is well above the limits in the regulation. In the spring mechanism measurements, it was determined as 83.39 N, 68.67 N and 39.24 N, respectively, and it was reduced below the regulation limits. As a result, ROPS mechanisms have been transformed into a system that provides less time loss and force requirement for users by meeting the regulation requirements.

Anahtar Kelimeler

• Agricultural tractors
• Spring protective structure
• Front safety structure
• Tractor safety
• ROPS design

Bahçe Traktörleri için Ön Koruyucu Mekanizması Tasarım ve İmalatı

Öz

Traktörler tarım sektöründe en yaygın kullanılan makinelerden biridir. Tarım sektöründe kazaların büyük bir bölümü traktörlerin devrilmesi ile oluşmaktadır. Devrildikten sonra sürücünün hayatta kalabilmesi için bazı pasif güvenlik tedbirlerinin alınması gerekmektedir. Özellikle kabinsiz traktörlerde ROPS (Roll-Over Protective Structure) adı verilen bu mekanizma ile devrilme esnasında sürücünün traktör altında kalması önlenebilmektedir. ROPS’lar farklı tasarımlarda olmakla birlikte yönetmelik gereği belirli standartlarda imalatı yapılması gerekmektedir. Yönetmelik gereği temel zorunluluk; öne monteli koruyucu yapının (ROPS) aktif konum ve pasif konumları sırasında operatörün (sürücünün) bu işlemleri gerçekleştirirken harcaması gereken kuvvetin belirli sınırlar altında olmasıdır. ROPS tasarımında; U koruma demirinin ROPS sol-sağ ayağa irtibatlanmasını sağlamak üzere en az bir mil bulunacak şekilde yapılmıştır. Böylece U koruma demirinin ROPS sol-sağ ayağa göre dönebilir şekilde irtibatlanması sağlanmaktadır. Tasarlanan öne monteli yardımcı destek sistemi olmayan koruyucu yapının üzerine yay mekanizması tasarımı ve imalatı eklenmiştir. Sisteme yerleştirilen yay sayesinde sürücünün bu işlem sırasında harcayacağı enerjiye destek görevi görerek, daha az kuvvet harcaması sağlanmıştır. Böylece bu mekanizma sayesinde ön koruyucu yapı, aktif konumdan pasif konuma geçirilirken veya tersi işlemlerde yönetmeliklerdeki sınır değerlerin altında kalacak seviyelerdeki kuvvetlere düşürülmüştür. Yönetmelikte ölçüm değerleri 1. Bölge, 2. Bölge, 3. Bölge için uygulanması gereken kuvvetler sırasıyla 100 N, 75 N ve 50 N olması gerekmektedir. Yay mekanizması olmayan tasarımda bu kuvvetler sırası ile 166.77 N, 156.97 N ve 127.53 N olarak ölçülmüştür. Elde edilen verilerin yönetmelikteki sınırların çok üzerinde olduğu görülmüştür. Yay mekanizmalı ölçümlerde ise sırası ile 83.39 N, 68.67 N ve 39.24 N olarak tespit edilmiş olup yönetmelik sınırları altına düşürülmüştür. Sonuç olarak ROPS mekanizmaları, yönetmelik gereksinimleri sağlanarak kullanıcılar için daha az zaman kaybı ve kuvvet gereksinimi sağlayan bir sistem haline dönüştürülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Tarım traktörleri
• Yaylı Koruyucu Yapı
• Ön Koruyucu Yapı
• Traktör güvenliği
• ROPS tasarım

Teşekkür

Bu çalışma Hattat Traktör ve Hema Endüstri’nin destekleri kapsamında gerçekleşmiştir. 2020/19846 sayılı Patent Başvurusu içerisinden bilgiler kullanılmıştır. Çalışmanın gerçekleştirilmesinde verilen tüm destekler için teşekkür ederiz.

Kaynakça

1. Akdemir, S., Öztürk S. ve Poyraz, Ü. (2016). Bir traktör kabininde ortam şartlarının yaz koşullarında HAD ile belirlenmesi. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 13(2):46–54.
2. Akyuz, A. S. (2017). Koruyucu yapı tipinin traktör gürültü ve titreşim karakteristikleri üzerine etkisinin belirlenmesi. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 34(2):43-53.
3. Anonim (2022). Hattat B3000 Serisi. https://www.hattattraktor.com/traktorler/hattat-traktor/hattat-bahce, (Erişim Tarihi: 13.07.2022).
4. BSTB (2008). Bilim Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, AB/2003/37, Tarım veya Orman Traktörleri, Bunların Römorkları ve Birbiriyle Değiştirilebilir Çekilen Makinaları ile Sistemleri, Aksamları, Ayrı Teknik Üniteleri ile İlgili Tip Onay Yönetmeliği.
5. BSTB (2012). Bilim Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, AB/2009/75, Tekerlekli Tarım veya Orman Traktörlerinin Devrilmeye Karşı Koruyucu Yapısı ile İlgili Tip Onay Yönetmeliği.
6. BSTB (2013). Bilim Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, AB/167/2013 Tarım ve Orman Araçlarının Tip Onay ve Piyasa Gözetimi ve Denetimi Hakkındaki Yönetmelik.
7. BSTB (2014). Bilim Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, AB/1322/2014 Yapım ve Genel Gereklilikleri Hakkında Tarım ve Orman Araçlarının Tip Onayı ile İlgili Yönetmelik.
8. Bülbül, H. (2006). Ankara’nın bazı ilçelerinde tarım alet ve makinaları ile çalışmada gerçekleşen iş kazalarının incelenmesi üzerine bir araştırma. (Yüksek Lisans). Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarım Makinaları Anabilim Dalı, Ankara.

9. Day, L., Rechnitzer, G. and Lough, J. (2004). An Australian experience with tractor rollover protective structure rebate programs: Process, impact and outcome evaluation. Accident Analysis & Prevention, 36(5): 861-867.
10. Gölbaşı, M. (2002). Tarım alet-makine ve traktörlerin kullanımından kaynaklanan iş kazaları nedenlerinin ve tahmini kaza maliyetleri indeksinin belirlenmesi. (Doktora Tezi) Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makinaları Anabilim Dalı, Ankara.
11. Hard, D., Myersand, L. J. R. ve Gerberich. S. G. (2002). Traumatic Injuries in Agriculture. Journal of Agricultural Safety and Health, 8:51-65.
12. Jawa, R. S., Young, D. H., Stothert, J. C., Yetter, D., Dumond, R., Shostrom, V. K., Cemaj, S., Rautiainen, R. H. and Mercer, D. W. (2013). Farm machinery injuries: The 15-year experience at an urban joint trauma center system in a rural state. Journal of Agromedicine, 18(2):98-106.
13. Marshall, S. W., Clarke, J., Langley, J. D. and Cryer, P.C. (1996). Overview of injury on New Zealand farms. Journal of Agricultural Safety and Health, 2(4):175-190.
14. OECD–Code 4 (2021). Standard Code for The Offical Testing of Protective Structures on Agricultural and Forestry Tractors.
15. OECD-Code 7 (2021). Standard Code for The Offical Testing of Rear Mounted Roll-over Protective Structure on Narrow-track Agricultural and Forestry Tractors.
16. Öz, E. (2005). Ege Bölgesi’nde meydana gelen traktör kazalarının tarımsal iş güvenliği açısından değerlendirilmesi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 42(2):191-202.
17. Rende, H. (2017). Makine Elemanları Cilt 1, Birsen Yayınevi, 3. Baskı, 350s.
18. Reynolds, S. J. and Groves, W. (2000). Effectiveness of rollover protective structures in reducing farm tractor fatalities. American Journal of Preventive Medicine, 18:63-69.
19. Rondelli, V., Casazza, C. and Martelli, R. (2018). Tractor rollover fatalities, analyzing accident scenario. Journal of Safety Research, 67:99-106.
20. Sanderson, W. T., Madsen, M. D., Rautiainen, R., Kelly, K. M., Zwerling, C., Taylor C. D., Reynolds, S. J., Stromquist, A. M., Burmeister, L. F. and Merchant, J. A. (2006). Tractor overturn concerns on Iowa: Perspectives from the Keokuk county rural health study. Journal of Agricultural Safety and Health, 12(1):71-81.
21. Ševčík, L., (2019). Protective Elements of Agricultural Electric Vehicles, In Proceeding Of 7th International Conference on Trends in Agricultural Engineering. 17-20 September, Prague, Czech Republic.
22. Silleli, H. H. (2006). Traktör Sürücüsü ve Önüne Takılan Koruyucu Yapılarda Sürücü Güvenliğini ve Sürüş Performansını Artıracak Bir Sistem Geliştirilmesi, Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 2(1): 41-48.
23. Sümer, S. K., Say, S. M. ve Özpınar S. (2008). Çanakkale ilinde kullanılmış traktör fiyatlarının değerlendirilmesi. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 5(3):253-266.
24. Yasartekin, M. (2019). Yuvarlanmaya karşı koruyucu yapılara (ROPS) uygulanan simülasyon tekniklerinde etkili parametrelerin belirlenmesi (Doktora Tezi) Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Anabilim Dalı, Ankara.
25. Yahsi, M. (2019) Bir yuvarlanmaya karşı koruyucu yapının (YKEY) performansının sonlu elemanlar analizi, tasarım optimizasyonu ve fiziksel testler ile korelasyonu (Yüksek Lisans) Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Bursa.