Ebubekir ALTUNTAŞ, Aslan ŞAHİN, Umut Güleç

Bazı firmalarca kültivatörler için üretilen dar uç demirlerinin farklı yüklenmeler altında deformasyon davranışının sonlu elemanlar analizi ile belirlenmesi

Bu çalışmada, A, B, C ve D firmalarının imal ettikleri kültivatör dar uç demirlerinin 6 farklı yük altında gerilme ve deformasyonları sonlu elemanlar metodu (SEM) ile SolidWorks Simulation Sonlu Elemanlar Kodu kullanılarak incelenmiştir. Bu çalışmada, 6 farklı statik yüklenme senaryosu (S1, S2, S3, S4, S5 ve S6) uygulanmış ve sırasıyla 500 N, 1000 N, 1500 N, 2000 N, 2500 N ve 3000 N olarak dikkate alınmıştır. Çalışma sonucunda, S6 yükleme kuvveti altında kültivatör dar uç demirlerinde meydana gelen eşdeğer gerilme değerleri 145.948 MPa’dan 242.729 MPa’a kadar, deformasyonlar (yer değiştirmeler) ise 0.539 mm’den 0.889 mm’e kadar değişmiştir. Minimum yüklenme durumu (500 N) için sırasıyla B dar uç demirinde (49.006 MPa) ve C dar uç demirinde (36.742 MPa), diğer dar uç demirlerine göre daha yüksek ve daha düşük eşdeğer gerilme değerleri bulunmuştur. Maksimum yüklenme durumu (3000 MPa) için ise sırasıyla B dar uç demirinde (242.729 MPa) ve A dar uç demirinde (145.948 MPa), diğer dar uç demirlerine göre daha yüksek ve daha düşük eşdeğer gerilme değerleri bulunmuştur. Deformasyon (yer değiştirme) açısından, minimum yüklenme durumu (500 N) için sırasıyla B dar uç demirinde (0.146 mm) ve C dar uç demirinde (0.086 mm), diğer dar uç demirlerine göre daha yüksek ve daha düşük deformasyon değerleri bulunurken, maksimum yüklenme durumu (3000 MPa) için ise sırasıyla B dar uç demirinde (0.889 mm) ve C dar uç demirinde (0.539 mm) değerleri ile diğer dar uç demirlerine göre daha yüksek ve daha düşük deformasyon değerleri bulunmuştur. A, B, C, D dar uç demirleri için maksimum yüklenme durumu için 145.948-242.729 MPa aralığındaki eşdeğer gerilme değerleri, uç demiri malzemelerinin akma gerilme değerleri olan 460.0-591.4 MPa aralığındaki değerlerden daha düşük olduğu belirlenmiştir. Tanımlanan yükleme koşullarında dar uç demirleri için plastik deformasyon hasarı görülmemiştir

Determination of deformation behaviour of the cultivator narrow shares manufactured by the different firms under various loading conditions by means of finite element analysis

In this study, the stresses and deformations (displacements) of the cultivator narrow shares manufactured by different firms (A, B, C, and D) applied under 6 different loads were investigated using the SolidWorks Simulation Finite Element Code with the finite element method (SEM). The six different static loading scenarios and forces (S1, S2, S3, S4, S5, and S6; S1=500 N, S2=1000 N, S3=1500 N, S4=2000 N, S5=2500 N, S6=3000 N) were applied to the cutter blade of cultivator shares, respectively. According to the results of this study, the maximum equivalent stress and the deformations (displacements) occurring on cultivator narrow shares under S6 loading force varied from 145.948 to 242.729 MPa and from 0.539 to 0.889 mm, respectively. For the minimum load scenario (500 N), there are higher and lower equivalent stress values at B narrow share (49.006 MPa) and C narrow share (36.742 MPa) than the other narrow shares, respectively. For maximum load scenario (3000 MPa), the higher and lower equivalent stress values were found in B narrow share (242.729 MPa) and A narrow share (145.948 MPa), respectively than the other narrow shares. In terms of deformation (displacement), for the minimum load scenario (500 N), there are higher and lower deformation values in B narrow share (0.146 mm) and C narrow share (0.086 mm) ) than the other narrow shares, respectively, while for the maximum load scenario (3000 N), there are higher and lower deformation values were found in B narrow share (0.889 mm) and C narrow share (0.539 mm), respectively, than the other narrow shares. Equivalent stress values in the range of 145.948-242.729 MPa for A, B, C, D narrow shares were found to be lower than the yield stress values of 460.0-591.4 MPa. No plastic deformation damage was observed for the narrow shares under defined loading scenarios.

Keywords:

Tillage Computer Aided Design, Finite element analysis, Stress analysis deformation,

PDF

___

Akinci, İ. Yilmaz, D., Çanakci, M., 2005. Failure of a rotary tiller spur gear. Engineering Failure Analysis, 12: 400–404.
Alkan, V., Bayhan, Y., 2003. Çekilir tip tarım alet ve makinaların çeki kuvvetinin belirlenmesinde bilgisayar destekli ölçme sisteminin kullanılması. Trakya Üniversitesi. J. Sci, 4(2): 195-202.
Argun, A., 2011. Civata - somun bağlantılarında sonlu elemanlar yöntemiyle gerilme analizi. (Yüksek Lisans), Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı, 76 s. İstanbul.
Arın, S., Coşkun, M.B., Durgut, M.R., Yalçın, İ., Kılıç, E., Okur, E., 2010. Tarım makinaları imalat sektörü ve AB içinde geleceği, Türkiye Ziraat Mühendisliği VII. Teknik Kongresi, 11–15 Ocak, 1029-1035, Ankara.
Babacan, A., 1995, Trakya bölgesinde imal edilen kulaklı pulluk uç demirlerinde malzeme özelliklerinin saptanması ve standartları ile karşılaştırılması üzerine bir araştırma. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi), Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarım Makinaları Anabilim Dalı, Tekirdağ.
Bahadır, M., Şeflek, A.Y., Çarman, K., Sonmete, M.H., 2009. Stress analysis of the drum shaft used in threshing machines machines by finite element method. Journal of Agricultural Machinery Science. 5 (2): 161-165.
Çelik, H.K,, Topakçı, M, Yılmaz, D., Akıncı, İ., 2007. Çizelin yapısal ve işlevsel elemanlarında sonlu elemanlar yöntemi ile mukavemet analizi, Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 3(2): 111-116.
Celik, H.K., Topakci, M., Canakci, M., Akinci, I., 2008. Structural strength analysis of a subsoiler with finite element method. 5 th . Interantional Soil Conference ISTRO Czech Branch-Brno, p. 15- 21.
Çelik, H.K., Yilmaz, D., Ünal, N., Akinci, İ. 2009. Failure analysis of a location axle in tracked tractor. J Fail. Anal. and Preven. 9: 282–287.
Çelik, H.K., 2012. Tarım makineleri tasarımında yapısal optimizasyon tekniklerinin uygulanması üzerine bir araştırma: tamburlu çayır biçme makinesi. (Doktora tezi), Akdeniz Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Antalya.
Çelik, H.K., 2013. Tarım makineleri tasarımında yapısal optimizasyon tekniklerinin uygulanması üzerine bir araştırma: Tamburlu Çayır Biçme Makinesi. (Doktora Tezi), Akdeniz Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Antalya.
Ekinci, Ş., 2011. Bahçe traktörlerinde kullanılan bazı muharrik lastiklerin yapısal ve işletme özelliklerinin çeki performansına etkisi. Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarım Makineleri Anabilim Dalı, Yayınlanmamış Doktora Tezi, Konya.
Gök, K., Aydın, M., Gök, A., 2012. Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak çapa makinesi bıçağının statik analizi. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 9 (4): 45-51.
Gökçebay, B., 1986. Tarım Makinaları I. A.Ü. Ziraat Fakültesi Yayınları: 979, Ders Kitabı: 289, Ankara.
Görüryılmaz, H.G., 2009. Traktör güvenlik kabini statik yükleme deneyi sonlu elemanlar benzetimi. MSC Kullanıcılar Konferansı 22-23 /10/2009,İstanbul. www.hexagonstudio.web.tr.TR/makaleler- makaleler/i-26-111
Güleç, U., 2012. Farklı tip kültivatör uç demirlerinin malzeme özelliklerinin belirlenmesi. (Yüksek Lisans tezi), Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarım Makinaları Anabilim Dalı, Tezi, Tokat.
Gürsel, K.T., Köftecioğlu, E.Y., 2006. İki soklu kulaklı pulluk elemanlarının yapısal analizi. Sigma Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 2006/3: 46-55.
Kaymaz, İ., Alsaran, A., Hacısalihoğlu İ., 2017. Gerilme ve Emniyet Katsayısı, http://muhserv.atauni.edu.tr/makine/akgun/Docs/ makel/Gerilme%20ve%20Emniyet%20Katsay% C4%B1s%C4%B1.pdf
Kulaksız, Ö., 2003. Metal Mesleğinde Tablolar. Milli Eğitim Bakanlığı Yayınları, İstanbul, 300 pp.
Makange, N.R., Parmar, R.P., Tivari, V.K., 2015. Stress analysis on tine of cultivator using finite element method, Trends in Biosciences 8(15): 3919- 3923.
Mandal, S.K., Bhattacharya, B., Mukherjee, S., 2013. Optimization of design parameters for rotary tiller’s blade. Proceedings of the 1st International and 16th National Conference on Machines and Mechanisms (iNaCoMM2013), IIT Roorkee, India, Dec 18-20 2013.
Metinoğlu, F., Çakmak, B., Balcı, Y., Ulusoy, M.E., 2006. Toprak işleme alet ve makinelerinde iş organlarının aşınmasının yakıt, güç ve zaman gereksinimi üzerindeki etkisi. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 2 (2): 173-179.
Polat, O., 2012. Yaprak yayların bilgisayar destekli yorulma analizi. (Yüksek Lisans tezi), Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, 82 s. Balıkesir.
Polat, O., Balıkoğlu, F., Arslan, N., 2012. Tiller tipi külvitatör ayaklarının bilgisayar destekli yorulma analizi, 3. Ulusal Tasarım İmalat ve Analiz Kongresi, 29-30 Kasım 2012, 321-329. Balıkesir.
Shinde, G.U., Potekar, J.M,, Shinde, R.V., Kajale, S.R., 2011. Design Analysis of Rotary Tillage Tool Components by CAD-tool: Rotavator. 2011 International Conference on Environmental and Agriculture Engineering, IPCBEE, Vol.15, Singapore.
Shinde, G.U., Kajale, S.R., 2012. Design optimization in rotary tillage tool system components by computer aided engineering analysis. International Journal of Environmental Science and Development, 3(3): June 2012.
Solidworks, 2016. http://help.solidworks.com/2016/Turkish Topakci, M., Celik, H.K., Yılmaz, D., Akıncı, I., 2008. Strees analysis on transmission gears of a rotary tiller using finite element method. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 21(2): 155- 160.
Topakci, M., Celik, H.K., Canakci, M., Rennie, A.E.W., Akinci, I., Karayel, D., 2010. Deep tillage tool optimization by means of finite element method: Case study for a subsoiler tine. Journal of Food, Agriculture & Environment, 8(2): 531-536.
Yaman, Z.D., Aktaş, M., Elmas, M., 2011. Zayıf eksende eğilen U kesitli kirişlerin sonlu eleman modellemesinde çözüm ağı sıklığı etkisinin incelenmesi. e-Journal of New World Sciences Academy Engineering Sciences, 1A0144, 6(1): 225-236.
Yayla, P., 2001. Cisimlerin Mukavemeti (Teori ve Çözümlü Problemler). Çağlayan Kitabevi, 375 s. İstanbul.
Zeytinoğlu, M., 2002. Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Pulluk Deve Boynunun Mukavemet Analizi Üzerine Bir Araştırma. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 16(2): 169-176.
Zeytinoğlu, M., 2006. Sonlu elemanlar yöntemiyle 3.5 tonluk tek dingilli bir tarım arabasına ait çeki halkasının gerilme analizi. Uludağ Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Dergisi, 2(21): 21-24.