Bazı Toprak İşleme Makinalarındaki Yapısal Değişikliklerin Makina İş Başarısına Etkilerinin Belirlenmesi Üzerinde Araştırma: Sabit ve Döner Kulaklı Pulluk Örneği

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Akdeniz Üniversitesi, Elmalı Meslek Yüksekokulu, Makine Ve Metal Teknolojileri Bölümü, Türkiye

Tez Danışmanı: İbrahim Akıncı

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: Türkçe

Desteklendiği Program: Diğer

Özet:

Tarım sektörü, insanlığın temel besin ihtiyacını karşılaması ve geniş bir kesime istihdam olanağı sunması bakımından hem ulusal hem de küresel ölçekte stratejik öneme sahip bir alan olarak öne çıkmaktadır. Gıda arz güvenliğinin sağlanması, kırsal kalkınmanın desteklenmesi ve ekonomik istikrarın korunması gibi çok yönlü işlevleriyle tarım, sürdürülebilir kalkınma hedeflerinin gerçekleştirilmesinde kritik bir rol üstlenmektedir. Bu bağlamda, tarımsal üretimdeki temel amaç, mevcut tarım arazilerinden hem kalite hem de miktar bakımından en yüksek verimin elde edilmesidir. Tarımsal verimliliği artırmaya yönelik çabalar; modern üretim tekniklerinin uygulanması, girdi kullanımının optimize edilmesi ve çevresel koşullara duyarlı üretim modellerinin geliştirilmesi gibi çok boyutlu stratejilerle desteklenmektedir.

Bu araştırma, Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü (BATEM)’e ait tarım arazilerinde yürütülmüş olup, bazı toprak işleme makinalarındaki yapısal değişikliklerin makina iş başarısına olan etkilerini ortaya koymayı amaçlamaktadır. Deneysel çalışmalar kapsamında, New Holland TD110 model traktöre monte edilen beş gövdeli sabit kulaklı pulluk (SKP) ve döner kulaklı pulluk (DKP) kullanılarak arazi denemeleri gerçekleştirilmiştir. Araştırmada öncelikle, toprak işleme makinalarındaki yapısal tasarım farklılıklarının, işlemlerdeki performans üzerindeki etkileri sistematik bir şekilde analiz edilmiştir. Bu kapsamda; çeki kuvveti gereksinimi, patinaj oranı, yakıt tüketim miktarı ve tarla etkinliği gibi toprak işleme parametreleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Elde edilen veriler, çeşitli ölçüm cihazları aracılığıyla sahadan doğrudan toplanmıştır. Özellikle, traktörün çeki gücünü belirlemek amacıyla dinamometre, toprağın fiziksel direncini ölçmek için toprak penetrometresi ve kulaklı pulluklar ile sürüm işleminde süre ölçümlerinde ise dijital kronometre kullanılmıştır. Bu ölçümler ışığında yapılan hesaplamalar ve analizler, tarla koşullarında kullanılan farklı tip pullukların iş başarısı ve enerji verimliliği açısından performanslarını ortaya koyarak, mekanizasyon stratejilerinin geliştirilmesine yönelik bilimsel bir temel sunmaktadır.

Araştırma bulguları, sabit kulaklı pulluk (SKP) ve döner kulaklı pulluk (DKP) kullanılarak gerçekleştirilen toprak işleme uygulamalarında, toplam işlem süresi içerisinde en fazla zamanın parsel uzunluğu boyunca yapılan ana sürüm işlemlerinde harcandığını ortaya koymuştur. Bu durum, tarla içi zaman kullanım etkinliği açısından parsel boyu işlemesinin, dönüş, ayar ve diğer yardımcı işlemlere kıyasla daha yüksek zaman gerektirdiğini ve dolayısıyla makina performans değerlendirmelerinde bu faktörün dikkate alınması gerektiğini göstermektedir. Yapılan karşılaştırmalı analizler, SKP ve DKP arasında mevcut olan yapısal tasarım ve ağırlık farklılıklarının, söz konusu süreler üzerinde belirgin etkiler yarattığını ortaya koymuştur. Bu bağlamda, 9.0 da’lık deneme alanında SKP ile gerçekleştirilen toprak işleme süresi 3,752.0 s olarak ölçülürken, DKP ile yapılan uygulamalarda bu sürenin 4,997.0 s’ye kadar çıktığı belirlenmiştir.

Toprak işleme koşullarının değerlendirilmesinde önemli bir parametre olan toprak nem içeriği, ölçüm anında %21.78 olarak tespit edilmiştir. Bu değer, standart aralıkların üzerinde olup, işleme sırasında hem çeki kuvveti hem de enerji gereksinimini artırıcı yönde etki etmiştir. Nitekim SKP ile yapılan işlemlerde çeki kuvveti değeri 9.63 kN olarak belirlenirken, DKP için bu değer 15.82 kN’a ulaşmıştır. Patinaj oranları da benzer şekilde DKP'de (%19.34), SKP’ye (%18.33) kıyasla daha yüksek seyretmiştir. Bu durum, DKP’nin yapısal olarak daha ağır ve dirençli bir donanıma sahip olmasından kaynaklanmaktadır.

Yakıt tüketimi açısından değerlendirildiğinde, SKP ile yapılan işlemlerde saatlik ortalama tüketim 18.74 l olarak ölçülmüş; DKP ile yapılan uygulamalarda ise bu değerin 22.06 l’ye kadar yükseldiği görülmüştür. Zaman etüdü sonuçlarına göre, tarla etkinliği SKP’de 0.75; DKP’de ise 0.80 olarak hesaplanmıştır. Elde edilen oranlar, DKP’nin sürüm süresinin daha uzun olmasına rağmen, kesintisiz ve sürekli toprak işleme avantajı sunduğunu ortaya koymaktadır. Ayrıca, makinaların efektif alan kapasitesi açısından yapılan değerlendirmede, SKP'nin 5.68 da/h, DKP’nin ise 6.06 da/h iş başarısına ulaştığı tespit edilmiştir. Tüm bu araştırma verilerine göre, SKP ve DKP’nin farklı uygulama koşulları için MS Excel yazılımında makina iş başarısı excel modeli geliştirilmiştir. Bu sonuçlar, kulaklı pulluk tiplerinin arazi koşulları, yapısal özellikleri ve enerji gereksinimleri doğrultusunda farklı iş başarıları sergileyebildiğini ve toprak işleme performansı üzerinde belirleyici parametreler oluşturduğunu ortaya koymaktadır.

Toprak işleme, tarımsal üretim sürecinin temel yapı taşlarından biri olup, üretim verimliliği ve sürdürülebilirliği açısından kritik öneme sahiptir. Bu işlemlerin etkinliği; zaman etütleri, toprağın fiziksel özellikleri ve kullanılan tarım makinalarının iş başarısı gibi performans göstergeleriyle doğrudan ilişkilidir. Bu bağlamda, sürüm sırasında kullanılan kulaklı pullukların yapısal özellikleri, iş gücü gereksinimi, enerji tüketimi ve tarla içi zaman kullanımı gibi faktörler üzerinde belirleyici rol oynamaktadır. Araştırma kapsamında incelenen SKP ve DKP arasındaki yapısal tasarım farklılıklarının, toprak işleme performansı üzerinde önemli etkiler yarattığı gözlemlenmiştir.