34. Ulusal Tarımsal Mekanizasyon ve Enerji Kongresi, Bilecik, Türkiye, 7 - 09 Eylül 2022, ss.8-9
Bitkisel üretimde tohum yatağı hazırlama yöntemlerinin optimum bir şekilde uygulanması için toprak işleme aletlerinin
geliştirilmesi önem taşımaktadır. Kültivatör önemli bir ikinci sınıf toprak işleme aleti olup, toprak işleme uygulamalarında yoğun
olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, katı modeli oluşturulan bir toprak işleme aletinin uygulamadaki çalışma koşulları göz
önünde bulundurularak ANSYS Workbench programında sonlu elemanlar analizi yapılmıştır. Doğu Anadolu Bölgesinde “Bayburt
tırmığı” ismiyle anılan ve yaygın olarak kullanılan sabit ayaklı ağır kültivatörün ayak bağlantı elemanlarının sıklıkla kesme
kuvvetine karşı direnç geliştiremediği ve bağlantı elemanıyla ilgili tamirat masraflarının oluştuğu gözlemlenmiştir. Bu gerekçeyle
çalışmada ayak uç demiri ve bağlantı elemanları için statik ve değişken gerilme yükleri altında yer değiştirme ve eşdeğer gerilme
analizleri yapılmış ve bunun sonucunda parçaların maruz kaldığı yüke karşı emniyet katsayısı belirlenmiştir. Modelleme
çalışmalarında işleyici organ olarak görev yapan uç demiri, sabit ayağa kaynaklı şekilde monte edilmiştir. Uç demir ayağı ise ana
çatıya sökülebilir bağlantı elemanları (vidalı pim) ile bağlanmıştır. Toprak işleme aletinin çalışma hızı ve toprak yapısı göz önünde
bulundurularak bir ayağa gelen kuvvet teorik olarak hesaplanmış ve optimum ağ (mesh) yapısı oluşturulmuştur. Rijit ayaklı uç
demiri ve sabit ayak normalleştirilmiş karbon çeliği 1030; destek parçaları ve bağlantı elemanları ise yapı çeliği olarak
tanımlanmıştır. Statik analiz sonuçlarına göre uç demir ve ayak için toplam yer değiştirme 0.18 mm ve eşdeğer gerilme 69,9 MPa
olarak belirlenmiş ve emniyet katsayısı 4,9 olarak hesaplanmıştır. Benzer şekilde statik yüke maruz kalan destek parçaları ve
bağlantı civataları için toplam yer değiştirme 0.002 mm ve eşdeğer gerilme 108.7 MPa olarak bulunmuş ve emniyet katsayısı 2,2
olarak hesaplanmıştır. Uygulanan sınır koşullarında uç demir ve bağlantı elemanları için statik koşullarda hesaplanan maksimum
eşdeğer gerilmeler, malzemelerin akma muvemetinden daha düşüktür. Statik koşullarda emniyetli bir bağlantı elde edilmesine
karşın gerçek koşullarında değişken gerilme yüklerine maruz kalan parçalar için yorulma analizi sonuçları incelendiğinde bağlantı
elemanlarının emniyet katsayısı 0,7 olarak bulunmuştur. Bu sonuca göre kültivatör ayağının montajında kullanılan bağlantı
elemanlarının yüksek mukavemetli çelikten imal edilmesi veya imalat ölçülerinin arttırılması gerektiği sonucuna varılmış ve ANSYS
programında yapılan yorulma analizi bulgularının gerçeğe oldukça yakın olduğu saptanmıştır.
In order to ensure sustainability in crop production and to implement reduced seedbed preparation methods, the development of
soil processing tools is important. In this study, finite element analysis was performed in the ANSYS Workbench program by
considering the working conditions encountered in the practice of a heavy-type cultuvator with a narrow-end anchored rigid leg
with a solid model created in the ANSYS Workbench software. It has been observed that the foot fasteners of the fixed-legged heavy
cultivator commonly used in the Eastern Anatolia Region called “Bayburt harrow” often cannot develop resistance to the cutting
force and repair costs associated with the fastener occur. For this reason, the displacement and the equivalent stress analyses were
performed under static and variable stress loads for the narrow share and fasteners in the study and as a result, the safety coefficient
against the load to which the parts were subjected was determined. The narrow share, which serves as the processing part in the
modeling work, was welded to the fixed leg. The narrow share pillar was connected to the main roof with detachable fasteners
(screw pin). Considering the speed of operation of the cultivator and the soil structure, the force coming to one foot was theoretically
calculated and the optimal mesh structure was created. The narrow share with rigid legs was defined as normalized carbon steel 1030, and the support parts and screw pins were defined as structural steel. According to the results of static analysis, the total
displacement for the narrow share foot was determined to be 0.18 mm and the equivalent stress was determined to be 69.9 MPa,
and the safety coefficient was calculated to be 4.9. Similarly, the total displacement for the support parts and connection pins
subjected to static load was found to be 0.002 mm and the equivalent stress was 108.7 MPa, and the safety coefficient was calculated
as 2.2. The maximum equivalent stresses calculated in static conditions for narrow share and fasteners under applied boundary
conditions were lower than the yield strength of the materials. Although a safe connection is obtained under static conditions, the
fatigue analysis results for parts subjected to variable tensile loads under real conditions have been examined and the safety
coefficient of screw fasteners has been found to be 0.7. According to this result, it was concluded that the screw fasteners used for
the installation of the cultivator foot should be made of high-strength steel or the manufacturing dimensions should be increased,
and it was found that the fatigue analysis results performed in the ANSYS program are quite close to the truth.