Bildiri PDF

Tanmsal Mekanizasyon 20. Ulusal Kongresi 13-15 Eyliil2001 Sanliurfa
LASTiK TEKERLEKLi
TRAKTORLERDE
LASTiK BASINCI
ARASINDAKi tLt~KiLER
iLE TOPRAK SIKISIKLIGI
Rasim OKURSOy2
Engin OZGOZ1
Ozet
Tanmda, toprak-makina iliskilerinin biiyiik bir kisnum toprak ile tanmda kullamlan
makinalann tekerlekleri arasmdaki etkilesimler olusturmaktadir. Bu etkilesimlerin basmda, bitkisel
iiretimde btiyiimeyi ve kok gelisimini smrrlayict bir toprak ozelligi olan toprak sikrsikhg: gelmektedir.
Toprak sikisikhgr, bitkisel iiretimin ilk asamasi olan toprak isleme ve tohum yatagt hazirhgmda, artan
tarla trafigine bagh olarak, toprak tanelerinin birbirine yaklasmasi ile gozeneklerin azalmasi ve
topraktaki kuru hacim aglrhgmm diismesi olarak tammlanmaktadrr. Topragm kuru haldeki hacim
aglrhgl ile tekerlek batma direncindeki degisimlerin bulunmasi, toprak icindeki gerilmelerin topraga
gomiilen basmc algilayrcrlan ile belirlenmesi ve bunun yanmda ise tekerleklerdeki batmamn
olculmesi, bize toprak deformasyonlan hakkmda nitel ve nicel bilgiler saglayabilecektir. Bu bilgiler
isigmda, bu cahsmada, iki farkh nem diizeyinde, tmh toprak sartmda farkh dinamik yiik, lastik sisme
basmci, gecis sayisi ve ilerleme hizlannda cahstmlan 13.6/12-36 (6 kat) olculerindeki bir pnomatik
tekerlegin toprakta meydana getirdigi sikisma miktan belirlenmistir, Bu amacla, biitiin denemeler bir
toprak kanalmda ytirutulmils ve tekerlek izinin altmda iki farkh derinlige yiik hiicreleri yerlestirilerek
diisey yondeki toprak gerilmeleri oI9iilmii~tiir. Bunun yamnda; topragm hacim aglrhgl, penetrasyon
direnci ve tekerlek iz derinligi belirlenerek, toprakla ilgili bulunan parametrelerin dinamik aks yiikii ve
lastik basmci arasmdaki iliskiler arastmlrrnsnr,
Relations Between Rubber Tractor Tire Pressure and Soil Compaction
ABSTRACT
The most of the factors between rubber tractor tire and the soil compaction is due to the
machine-soil influences in agriculture. These relationships are very common as the soil compaction
that is an important physical limiting factor for the plant growth and root emergence. The definition of
the soil compaction in seedbed preparation due to the heavy field traffic can be made as the reduction
of the soil porosity whereas the increases of the dry bulk density as well. Determination of the dry
bulk density of the soil with respect to the tire sinkage, and the measuring of the soil stress on loaded
soil by using load cells in certain soil depth can provide us to valuable information on soil
deformation as well as the soil compaction. Therefore, in this research, a 13.6/12--36 six layered
rubber tractor tire was used in order to determine the soil compaction parameters in two condition of
the soil moisture, in two passes, two forward speed with vertical axle load and tire internal pressures.
All measurements such as soil stress, vertical axle load, tire sinkage and the soil compaction were took
place in a soil bin and such those parameters with their influences on each others were also searched.
Giri~
Tanm teknigindeki ilerleme ile tanmda kullamlan tanm alet ve makinalanmn yapilan
farkhlasrrus ve agtrlrklarmda ise hizh arnslar olmustur. Bitkisel iiretimin ilk asamasi olan tanmsal
amach toprak isleme ve tohum yatagi hazirhgmda, gelismis iilkelerde yaygm olarak uygulanan
minimum toprak isleme teknikleri icerisinde yer alan ve tarla yiizeyinde en az gecisle birden 90k
islemin yapilmasi yoniindeki istekler, toprak isleme makinalannm yapilanm farkltlasnran ve
agirhklanru ise biiyiik oranda artiran faktorlerin b~da
gelmektedir. Bunun sonucunda ise,
makinalann
tarla trafigine
iliskin yogunlugu
'klSmen
azaltmasma
ragmen
makine
1 :Dr., Gaziosmanpa~a Universitesi Ziraat Fakiiltesi, Tanm Makinalan Boliimii - Tokat.
2:prof. Dr., Uludag Universitesi, Ziraat Fakiiltesi, Tanm Makinalan Boliimii - Bursa.
130
Tanmsal Mekanizasyon 20. Ulusal Kongresi 13-15 Eyliil2001 Sanhurfa
kombinasyonlannm kullammmdan dolayi, artan ekipman agirhgma bagh olarak tanm topraklannda
onemli bir sorun olan ve bitkisel iiretimde gelisme ve biiyiimeyi suurlayan onemli bir faktor olarak
ortaya cikan toprak siktsmasi ortaya cikrmsnr. Toprak sikismasi; topraktaki gozenek oranlanmn
azalarak taneciklerin dis kuvvetlerin etkisiyle birbirine yakm olacak sekilde istiflenmesidir. Bu yiizden
sikisrms topraklarda, kuru hacim agirhgi, gevsek topraklara gore biraz daha fazladlr(McKyes 1985).
Sikrsmamn yiiksek oldugu bolgelerde bitki kok gelisimi ve biiyiime biiyiik oranda engellendiginden,
tanm topraklannda sikisma sorununun ortadan kaldmlmasma yonelik cahsmalann hizlandmlmasi
gerekmektedir. Genel olarak, tanm topraklannda yogun tarla trafigine bagh olarak olusan toprak
sikrsikhgi konusunda yapilan cahsmalar 80 kPa'm iizerindeki sikrsikhk degerlerinin bitki koklerinin
gelisimini simrlayan onemli bir faktor oldugunu ortaya koymusturtfrkursoy
1992). Yogun tarla
trafiginden kaynaklanan toprak stkisikhgr iizerinde etkili olan faktorlerin basmda tanmda kullamlan
traktorlerdeki lastiklerin olyiisii ve isletme karakteristikleri ile toprak yapisi ve toprak lastik iliskileri
gelmektedir. Yapilan cahsmalar, tanm traktorlerinde kullanilan pnomatik lastiklerin ic basmci ve
dinamik aks yiikii gibi bazi degerlerinin degisen toprak kosullanna uygun degerlerde secilmesiyle
toprak stkisrkhgi yoniinden daha olumlu ve uygun sonuclar elde edildigini ortaya koymustur (Ozgoz,
1999; Carman, 1992). Bu amacla bir cok arastirmact, artan tarla trafigi sonucunda meydana gelen
toprak sikismasun olcebilmek amaciyla cesitli kapasite ve ozelliklerde algilayicilar kullanrmslardir.
Cogu arastmci, algilayicrlan tekerlek iz merkezinde ve kenar cizgisinde olmak iizere
farkh
derinliklere yerlestirmisler ve olciimlerinin daha duyarh ve olabilmesi amaclyla bilgisayar destekli
elektronik veri top lama sistemlerinden yararlanml~lardlr(Burt ve ark. 1992, Bailey ve ark. 1992;
Ozgoz,1999). Bu yah~mada da; toprak slkl~lkhgmm olyiimiinde kullamlan bir bilgisayar destekli veri
top lama cihazl geli~tirilmi~tir. Veri toplama iinitesi, tekerlek izinin altmda iki farkh derinlige gomiilen
yiik hiicreleri sayesinde iki farkh nem diizeyinde, tmh toprak ~artmda iiy farkh dinamik aks yiikii,
lastik ~i~me basmcl, geyi~ saYlsl ve ilerleme hlzlannda yah~tmlan 13.6/12-36 (6 kat) olyiilerindeki
pnomatik bir tekeriegin toprakta meydana getirdigi slkl~ma miktanm hassas bir ~ekilde
belirleyebilmektedir.
Materyal ve Yontem
Denemelerde, toprak materyali olarak bir toprak kanah iyerisindeki %9 ve % 13 ortalama
nem oramna sahip uniform yapldaki tmh toprak kullamlml~tJr. Testlerin yiiriitiildiigii durumdaki
toprak slkl~lkhgl standart penetrometre ile olyiilmii~ olup, ortalama olarak %9 nemli toprakta 316-653
kPa, % 13 oranmda neme sahip toprakta ise 232-281 kPa arasmda degi~mektedir. Diger yandan,
denemelerde bir toprak kanah iizerinde yer alan test arabasma monte edilmi~ 13.6112-36 standart
Olyiilerinde bir traktor lastigi kullamlml~tJr. Tekerlege uygulanan aks yiikii, test arabasmm ~asesi
iizerine yerle~tirilmi~ oldukya sert bir helisel yaym slkl~tmlmasl ile eJde olu~an baskl kuvveti ile
saglanmaktadlr. Toprak slkl~lkhgma ili~kin degerler, topragm 15 ve 30 cm derinligine gomiilen
algllaYlcllar ile toplanarak verilerin degerlendirildigi veri toplama cihazma aktanlmaktadlr. Cihazm
kontrolii Q-Basic dilinde yaztlml~ kontrol programl ile saglanmakta olup, veri iinitesi, yiikleme
hiicrelerinden, bir PC ve yazlclsl ile anolog sinyaller iyin fark kuvvetlendirici, besleme modiilii ve bir
AID donii~tiiriiciiniin yer aldlgl arayiiz birimlerinden olu~maktadlr. C;ah~mada, aynca, toprak
slkl~lkhgml yaratan traktor lastiginin topraga yaptlgl baskmm yiikleme hiicreleri araclhgl ile
olyiimlerinin yanmda, verilerin kontrolii amaclyla, seyilen referans noktalanna gore topragm
gravimetrik yontemle nem oram, kuru hacim aglrhgl, standart el penetrometresi _iyin koni indeksi
cinsinden penetrasyon direnci degerleri ve traktor tekerinin yaratttgl izin profili ve maksimum profil
derinligi olyiilmii~tiir. C;ah~ma, 1000, 1300, 1600 kg olacak ~ekilde 3 aks yiikii iyin, 0.8, 1.0 ve 1.5
bar'hk lastik iy basmylannda, I, 1.3 ve 1.6 mls yah~ma hlzlarmda, ve aym noktadan 1,3 ve 5 geyi~ iyin
yiiriitiilmii~, ve ortalama %9 ve % 13 toprak neminde 0-15 ve 15-30 cm toprak derinliklerinde traktor
iz merkezi ile iz kenannda olmak iizere yok fazla saYlda deneme faktorlerinin kombinasyonlan iyin
toprak slkl~lkhgl degerleri belirlenerek, slkl~lkhk iizerindeki etkili faktorlerin etki dereceleri
istatistiksel metotlarla ortaya konmu~ ve somut bulgular iizerinde tartl~malar yiiriitiilmii~tiir. Bu
yah~mada yiiriitiilen denemelerden birisi de geyi~ler sonrasl lastigin blraktlgl iz profilinden hareketle,
iz derinliklerinde olu~an degi~imlerin gozlemlenmesidir. Bu amayla, yubuklu bir profilmetre
geli~tirilerek her geyi~ sonrasl traktor lastiginin olu~turdugu bozulmaya ili~kin iz profili ylkanlml~ ve
bu profil iizerinde geyi~lerin meydana getirdigi etki incelenmi~tir.
131
Tanmsal Mekanizasyon 20. Ulusal Kongresi 13-15 Eyliil2001 Sanhurfa
Bulgular ve Tarnsmasi
Yapilan cahsmalar, yiiriitiilen denemelerin sonueunda %9 ve % 13 nem iceriginde topragm
haeim aglriIgl degerlerinin sirasiyla 1.20-1.44 g/cnr' ve 1.18-1.43 g/cm' arasmda degistigini ortaya
koymustur. Elde edilen oleum sonuclanmn istatistiksel yonden degerlendirilmesi sonueunda ise, daha
once bahsedilen topragin her iki nem iceriginde (%9 ve %13) ve her iki toprak derinliginde tekerlek
yiikii, ilerleme hizi ve gecis sayisuun, haeim aglrhgl degerleri iizerinde istatistiksel olarak p<O.OI
diizeyinde onemli bir etkisinin bulundugu ortaya cikrmsnr. Lastik ic basmci ise topragm haeim
agirhg: degerleri iizerinde %9 nem iceriginde 15-30 em derinlikte istatistiksel olarak p<0,05 onem
dereeesinde etkili olmustur, Bu bulgunun anlami, 15-30 em toprak derinliginde sadeee lastik ic
basmcimn toprak sikrsrkhgi iizerindeki
etki dereeesinin biiyiikliigii istatistiksel olarak belirgin
olmasma ragmen diger parametrelere gore daha az dereeededir. Topragm deneme oncesi ve deneme
sonrasi sikismasma bagh olarak haeim aglrhgmda iist katmanlarda %9'luk toprak nemi icin %7-24,
alt katmanlarda ise %5-18 oranlarda artan yonde, yine %13'liik toprak nemi icin ise iist katmanlarda
%7-28 alt katmanlarda ise %7-24 oranlannda artan yonlerde degisimler gozlenmistir, Denemelerle
elde edilerek sonuclan Cizelge l.'de ozetlenen degerler baz almarak, tekerlek yiiklerine ait veriler
iizerine uygulanan LSD testi sonuclanna gore, tekerlek yiikiindeki artis ile ortalama haeim aglrhgl
degerlerinin arttigi, ve en biiyiik artism her iki nem iceriginde de 1600 kg tekerlek yiikiinde meydana
geldigi saptanrmstir. Aym cizelge, %9 nem iceriginde 1.5 bar'hk lastik ic basmcmm, derin
katmanlardaki toprak sikrsikhgma bagh haeim agirhgim artmci yonde etkide bulundugunu
gostermektedir. Soz konusu Cizelge l.'de verilen sonuc tablosu incelendiginde; tekerin algilayicilar
iizerinden gecis lnzmm artmasi ile haeim aglrhgl degerlerinde kismi bir arnsm olustugunu ve bu
artism 1.6 mls'lik ilerleme hizmda meydana geldigini soylernek miirnkiindiir. Diger yandan
denemelerdeki her iki nem iceriginde de ortalama haeim aglrhgl degerlerinin geyi~ saYlsl ile de
orantlh olarak arttlgl ve en biiyiik degerin be~inci geyi~ sonunda meydana geldigi goriilmii~tiir. Geyi~
saYllannm toplam artl~ iyindeki oranlarl incelendiginde, her iki nem iyeriginde ve her iki derinlikte de
birinei geyi~te meydana gelen artl~m daha yiiksek oldugu Sekil l.'de veri len grafiklerden de
gOriilebilmektedir. Bu grafiklerden goriilebileeegi gibi, aym noktadan geyen tekerleklerde her geyi~
sonunda toprak slkl~masmdaki artl~, oransal olarak ilk geyi~lere gore biraz daha az olmakta, bu ise,
aym zamanda, topragm kuru haeim aglrhgl degerlerindeki
benzer degi~imlerle ortaya
konabilmektedir. Konuya toprak slkl~lkhgmm bir olyiisii olan penetrasyon direnei yoniinden
baklldlgmda ise, beklenen bulgular ile kar~lla~llml~ttr. Buna gore, %9 nem iyeriginde tekerlek izinin
merkez yizgisinde 0-15 em derinlikte penetrometre ile elde edilen penetrasyon direncinde oldukyB
yiiksek oranlarda artl~lar olurken, tekerlek izinin kenannda yine yiiksek, aneak iz merkezindeki olyUm
sonuylanna gore biraz dii~iik saYllabileeek oranlarda artl~lar saptanml~tIr. Konuya penetrasyon direnei
olarak baklldlgmda istatistiksel olarak her iki nem iyeriginde ve biitiin olyiim noktalannda tekerlek
yiikii, lastik iy basmel ve geyi~ saYlslmn penetrasyon direnei degerleri iizerine p<O.OI diizeyinde
onemli bir etkisinin oldugu belirlenmi~tir. Aym ~ekilde, tekerlegin tek noktadan geyi~ hlzmm 0
noktada olyiilen penetrasyon direneine ili~kin saYlsal degeri iizerine, topragm %9 nem iyeriginde gore
farkh ~ekillerde etkili oldugu bulunmu~tur. Topragm %13 nem iyeriginde ise, beklenildigi gibi, en
dii~iik ilerleme hlzmda slkl~mamn yiiksek oldugu ve yiiksek degerlerde penetrasyon direnei degerleri
elde edildigi saptanml~ttr. Ne var ki , diger yandan, ilerleme hlzmm, koni indeksi olarak olyiilen
penetrometre direnci iizerinde %9 nem iyeriginde tekerlek iz merkezinde istatistiksel olarak onemli bir
etkisinin olmadlgl, aneak tekerlek iz kenannda ise p<O.OI diizeyinde onemli bir etkisinin bulundugu
ortaya Ylkml~tlr. Buradan ylkanlaeak sonuy, traktor lastigi tarafmdan yapllan toprak slkl~masmm
topragm iist katmanlannda alt katmanlara klyasla fazla oranlarda goriildiigii ve iz kenarlannda yiiksek
dereeede meydana geldigi yoniindedir. Konuya traktor tekerinin yarattlgl iz profili aylsmdan
baklldlgmda ise, maksimum iz derinliginin tekerlek eksenine yok yakm bir yerde olu~tugu ve
denemelerin yiiriitiildiigii her iki nem iyeriginde de; tekerlek yiikii, lastik iy basmel, ilerleme hlzl ve
geyi~ saYIsl gibi degi~kenlerin iz derinligi iizerine artan oranlarda istatistiksel olarak onemli bir
etkisinin oldugu belirlenmi~tir. Denemede, aynea, kUllamlan aks yiikiiniin, toprak slkl~lkhgma olan
etkisi dogrultusunda onemli bulgular elde edilmi~tir. Elde edilen bulgulara gore, artan aks yiiklerine
bagh olarak her iki olyiim bolgesi iyinde 15 em derinlikte Olyiilen basmy degerlerinin 30 em derinlikte
olyiilen basmea gore daha yiiksek oldugu, aneak aks yiikiiniin artmlmaslyla 15 em toprak derinliginde
elde edilen verilerde degi~im hlzmm daha dii~iik oranlarda geryekle~tigi sonucuna ula~Iiml~tlr.
132
Tanmsal Mekanizasyon 20. Ulusal Kongresi 13-15 Eyliil2001 Sanhurfa
Sonuc olarak denilebilir ki, kontrollii degisken olarak secilen parametrelerin dilsiik nem
oranlannda toprak sikisikhgmm bir sonucu olan topragm hacim aglrhgl, penetrasyon direnci, iz
derinligi ve basmc gibi degerleri iizerine olan etkisi daha fazladir. Tekerleklerin aks yiiklerindeki
artislar; hacim aglrhgl, penetrasyon direnci, iz derinligi ve lastik temas yiizeyi altmdaki basmc
degerlerinin artmasma neden olacagmdan, aglr makine kombinasyonlanna dayah toprak isleme
yontemlerinden kacmilmah ve topragi miimkiin oldugunca uygun nem durumunda islemeye ozen
gostermelidir. Lastik icybasincmdaki artislar ise tekerlegin temas alam ve esnekligini azaltmakta, ve
lastiklerin dar alanlarda topraga temas yiizeyi olusturmaktadir. Bu ise lastigin konsantre yiik etkisi
gostererek, toprak sikrsmasmm artmasma etkili bir faktor olarak karsmuza crkmaktadrr. Dolayisi ile,
tanm traktorleri tarafindan cignenen topraklann sikisma sorunlannm giderilmesinde lastik icy
basmcmm lastigin yapisma zarar vermeyecek en dtisiik degerde tutulmasi gerekmektedir. Diger
yandan aym noktadan yapilan tekrarlanan gecislerde topragin olciilebilen sikisikhk degerleri
baslangicta hizh oranlarda artmakta, tekrar sayisma bagh olarak ise bu oran zaman icerisinde
diisrnektedir. Bu ise, ozellikle makinah tanmda miimkiln oldugunca tek geciste bir cok tanmsal islerin
yapilmasuu zorlayacaktir. Ne var ki tanmsal islerdeki cesitlilik, minimum tarla trafigi icin cok farkh
ozelliklerde ve yapilardaki makinalann bir arada kullamlmasim gerektirebilmekte bu ise, bir kistt
olarak artan makine aglrhgl seklinde karsmuza crkabilmektedir.
80r-r-------------~
100
!:
<:
.::~
80
~~
60
CI! <:
II) CI!
40
>-
-=
.~ c'5 20
CD
o
C>
3
5
Gec;;i~SaYlsl (Adet)
0
5
3
Gec;;i~SaYlsl (Adet)
(b)
(a)
3
5
1
3
5
Gec;;i~SaY'sl (Adet)
Gec;;i~SaYlsl (Adet)
(c)
(d)
Sekil 1. Topragm % 9 ve % 13 nem icyeriginde Olcyiilenhacim agIrhgl degerlerine (a ve b) ile
penetrasyon direnci degerlerine (c ve d) gore gecyi~saYllanmn top lam artl~ icyindekioranlan.
Kaynaklar
Bailey, A.C., Burt, E.C., Johnson, C.E.. Way, T.R.,1992. Soil Stresses Under Tires With Low Inflation Pressure. Transaction
Of the ASAE, Paper No. 92-1581.
Burt, E.C., Wood, R.K., Bailey A.C., 1992. Some Comparions Of Average To Peak Soil -Tire Contact Pressures. Transaction
of The ASAE. 35(2): 401-404.
<;:arman,K. 1992.Tanmda Kullamlan Last iklerin Potansiyel Slkl~tlrmaindekslerinin Belirlenmesi.Tanmsal Mekanizasyon 14.
Ulusal Kongresi Bildiriler Kitabl, Samsun, s. 494 -502.
Mc Kyes E. 1985. Soil Cutting and Tillage. Development in AgriculturalEngineeringSeries.No:7
Elsevier.
Okursoy, R., 1992. Topragm Kompaksiyon Modeli. Tanmsal Mekanizasyon 14. Ulusal Kongresi, 14 -16 Ekim 1992,
Bildiriler Kitabl, Samsun, s. 564-573.
Ozgoz, E.1999.LastikTekerlekliTraktorlerde Lastik BaslDclDlD
Toprak Slkl~lkhglDa0130 EtkilerininBelirlenmesi.Doktora
Tezi. Uludag Univ. Fen Bili
133