Tarla pülverizatörü için teleskopik kanat tasarımı

Abstract

Tarımda pestisit kullanımının artışıyla beraber, pestisit uygulamalarının verimliliği önemli hale gelmiştir. Pestisit uygulamalarında en önemli bileşenlerin başında ilaçlama makineleri gelmektedir. Pülverizatörler, pestisitlerin bitki üzerine homojen bir şekilde püskürtülmesi amacıyla kullanılmaktadır. Tarla tipi ilaçlama makinelerinde, ilaçlama bumu, pestisitlerin hedef yüzey üzerine homojen dağılması açısından önemli yere sahiptir. İlaçlama düzgünlüğünü bozacak ilaçlama kanatları üzerine etkiyen momentlerin sönümlenmesi için bum tasarımı kritik öneme sahiptir. Bu sebeple, yapılan çalışmada 12 metre iş genişliğine sahip 24 adet püskürtme memesini taşıyabilecek, teleskopik olarak katlanabilir 5 adet parçadan oluşan bir ilaçlama makinesi bumu tasarlanmıştır. Tasarımda malzeme olarak St-37 kare profil ve St-52 çelik bükme saçlar, özel şekillendirilerek kullanılmıştır. Bum parçalarının birbiri üzerinde izafi hareketi radyal bilyalı rulmanlarla yataklanan hareket tekerlekleri ile sağlanmıştır. Hareket, bir elektrik motorunun çıkış miline bağlanan düz dişlinin, bir kremayer üzerinde bağlı olduğu kanat parçasını ilerletmesiyle sağlanmıştır. Tasarımın dayanımını test etmek için, Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanılarak Solidworks programında simülasyon modülünde yapısal statik analizler yapılmıştır. Bu analizlerde, her kanat parçası, hareket tekerlekleri ve kanatların pülverizatöre bağlantı lamaları ayrı ayrı incelenmiştir. Serbest cisim diyagramları yardımıyla X-Y ve Y-Z düzleminde kanatlar üzerine etkiyen kuvvetler hesaplanmıştır. Analizlerde, öncelikle mesnet noktaları belirlenmiş, daha sonra ağırlık ve dış kuvvetler tanımlanmıştır. Mesh oluşturma işleminden sonra analizler yürütüldüğünde Von-Mises gerilmeleri ve yer değiştirme grafikleri oluşturulmuştur. Analiz sonuçlarına göre kritik gerilmelerin olduğu bölgeler belirlenmiş, gerekli yerlerde tasarım iyileştirmesi yapılmıştır. Son olarak cıvata kesme hesapları ve rulman ömür hesapları yapılarak tasarımın mukavemeti kontrol edilmiştir. Tasarım ve yapısal analizlerden sonra pülverizatör kanatlarının üretim aşamasına geçilmiştir.

The efficiency of the pesticide applications has become an important issue with the increasing amount of pesticide usage in agriculture around the world. One of the most vital components of the pesticide applications is sprayer. Sprayers are used to spray the pesticides over the target organism homogenously. Sprayer boom is a crucial component of the field sprayers with regards to spraying homogeneity. In order to eliminate the yawn and roll moments on the sprayer booms, the design of those components is crucial. For that reason, a sprayer boom consists of 5 parts that holds 24 flat fan nozzles, telescopically foldable was designed. Materials used in the boom design are St-37 welded square and St-52 bended sheet metal. The relative motion of the boom parts is provided by wheels that are beared with radial ball bearings. The propulsion is created with the rack-pinion mechanism and a DC motor. In order to examine the strength of the design, statical structural analysis are carried out in Solidworks-Simulation module by using Finite Elements Method (FEM). All boom parts, wheels and boom-chassis support points are investigated individually. All forces affected on the boom parts both on X-Y and Y-Z planes are calculated with the help of the free-body diagrams. Support points, gravity and external forces are applied before the analysis carried out. Then, meshes are created. After the mesh creation, the analysis are carried out and Von-Mises stress and displacement graphs are created. According the graphical results, critical zones on the boom parts are identified and design improvement are performed when necessary. Finally, bolt shear stresses and bearing fatigue are calculated. After the design and structural analysis, the boom was manufactured in a workshop