Kültivatörün Toprak Yüzeyindeki Maddeleri Toprağa Karıştırma Yeteneğinin Bilgisayar Simülasyonu Kullanılarak Geliştirilmesine Yönelik Bir Çalışma

İşçilik maliyetlerinin yüksek ve toprağın organik madde miktarınındüşük olduğu ülkelerde, toprak üzerine serpilen gübre ve diğerorganik maddelerin toprağın alt katmanlarına hızlı ve ekonomik birşekilde karıştırılması amacı ile, işletme maliyetleri diğer tarımaletlerine göre daha düşük olan, kültivatörler kullanılabilir.Kültivatörün organik maddeyi toprağa hangi oranda karıştırdığı vebu karışım miktarının değişik hız ve toprak işleme derinliklerindenasıl değiştiğinin deneysel olarak araştırılması zaman alıcı vemaliyetli bir işlemdir. Bu nedenle bu çalışmada kültivatörün topraküzerine serpilen organik maddeleri toprağa ne derece karıştırdığı,ayrık elemanlar metodu kullanılarak, bilgisayar ortamında, simüleedilmiştir. Ayrıca kültivatörün üzerine ek levhalar eklenerekkarıştırma miktarındaki değişim incelenmiştir. Bunlara ek olarakkültivatör üzerine etki eden çeki ve dikey kuvvetler incelenmiştir.Çalışmanın sonuçları ek levha kullanılarak toprağın alt katmanlarınakarıştırılacak organik madde miktarının artırılabileceğini, fakat budurumda çeki kuvvetinin artacağını göstermiştir. Çalışmanınsonuçları ayrık elemanlar metodunun tarım makineleri tasarımındaetkili bir hızlı modelleme aracı olarak kullanılabileceğini göstermiştir.

A Study to Improve the Surface Material Incorporation Ability of the Cultivators Using Computer Simulation

Due to their lower operating costs, incorporation of organic matter to the soil can be performed using cultivators in countries where labor is expensive and organic matter of the soil is low. However, in order to investigate the organic matter incorporation ability of the cultivator in terms of different operating conditions (i.e. different operating depths and speeds), use of field tests can be costly and time consuming. Therefore, in this study, organic matter incorporation ability of a cultivator was investigated in a computer environment using discrete element method (DEM). In addition, the effect of using additional plates on the organic matter incorporation was also investigated. The draught and vertical forces acting on the cultivator during soil to tillage tool interaction were also predicted. Results of the study have shown that the amount of organic matter buried into the deeper layers of the soil can be improved using additional plates with a penalty in draught force. Results of the study proved that the discrete element method can effectively be used as a modelling tool to design agricultural machineries.

PDF

___

Academia, 2015. Some useful numbers for rocks and soils. http://www.academia.edu/4056287/ Some_Useful_Numbers_for_rocks_and_soils (Erişim tarihi: 15.04.2016)
Akbolat D, Ekinci K , 2008. Rotary Tiller Velocity Effects on the Distribution of Wheat (Triticum Aestivum) Residue in the Soil Profile. New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science, 36: 247– 252.
Asaf Z, Rubinstein D, Shmulevich I, 2007. Determination of Discrete Element Model Parameters Required for Soil tillage. Soil and Tillage Research. 92(1-2): 227-242.
Bravo E L, Tijskens E, Suárez M H, Cueto O G, Ramon H, 2014. Prediction Model for Non-Inversion Soil Tillage Implemented on Discrete Element Method. Computers and Electronics in Agriculture, 106: 120-127.
Budynas R G, Nisbett K J, 2012. Shigley's Mechanical Engineering Design, McGraw-Hill Education Chen Y, Munkholm L J, Nyord T, 2013. A Discrete Element Model for Soil-Sweep Interaction in Three Different Soils. Soil and Tillage Research, 126: 34- 41
Cundall PA, Strack O D L, 1971. A Discrete Numerical Model for Granular Assemblies. Geotechnique, 29: 47-65.
EDEM, 2011. EDEM Theory Reference Guide. Edinburgh, UK, DEM Solutions.
Fielke JM 1988. The Influence of the Geometry of Chisel Plough Share Wings on Tillage Forces in Sandy Loam Soil. University of Melbourne Yüksek Lisans Tezi, 67 s.
Güleç U, Altuntaş, E, 2013. Farklı Kültivatör Uç Demirlerinin Malzeme Özelliklerinin Belirlenmesi. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 30(1) : 13-24.
Hoyle F, 2013. Managing Soil Organic Matter: A Practical Guide. Grain Research Development Corporation (GRDC). https://grdc.com.au/__data/ assets/pdf_file/0029/107696/grdc-guide-managing soil organic matter-pdf.pdf.pdf?utm_source = website&utm_medium=download_link&utm_camp aign=pdf_download&utm_term=National;%20Nort h;%20South;%20West&utm_content=Managing%2 0Soil%20Organic%20Matter:%20A%20Practical%2 0Guide.
Hudson Tool Steel, 2016. P20 Mold steel. http://www.hudsontoolsteel.com/technical-data/ steelP0 (Erişim tarihi: 20.02.2017)
Huser A, Kvernvold O, 1998. Prediction of Sand Erosion in Process and Pipe Components. In BHR Group Conference Series Publication (Vol. 31, pp. 217-228). Mechanical Engineering Publications Limited.
Ucgul M, Fielke J M, Saunders C, 2014a. 3D DEM Tillage Simulation: Validation for a Sweep Tool for a Cohesionless Soil. Soil and Tillage Research. 144: 220-227
Ucgul M, Fielke J M, Saunders C, 2014b. ThreeDimensional Discrete Element Modelling of Tillage: Determination of a Suitable Contact Model and Parameters for a Cohesionless Soil. Biosystems Engineering, 121: 105-117.
Ucgul M, Fielke J M, Saunders C, 2015. ThreeDimensional Discrete Element Modelling (DEM) of Tillage: Accounting for Soil Cohesion and Adhesion. Biosystems Engineering. 129: 298-306.
Ucgul M, Saunders C, Fielke J M, 2017. Discrete Element Modelling of Top Soil Burial Using a Full Scale Mouldboard Plough Under Field Conditions. Biosystems Engineering, 160: 140-153.
Ucgul M, Saunders C, Aybek A, 2018. Ayrık Elemanlar Metodunun Tarım Makineleri Tasarımında Kullanımı Üzerine Bir Araştırma. KSU Tarım ve Doğa Dergisi. 21 (3): 305-312.
Wang D, Wang Y, Yang B, Zhang W, 2008. Statistical Analysis of Sand Grain/Bed Collision Process Recorded by High Speed Digital Camera. Sedimentology, 55: 461-470.