Ayarlanabilir vakum hacmine sahip çift diskli ekici ünite tasarımı ve modellenmesi
Design and modeling of double disc planter unit with adjustablevacuum volume
- Tez No: 1004679
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜLENT ÇAKMAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Ziraat, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: Bilgisayar destekli tasarım, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Pnömatik ekim makinesi, Tarımsal mekanizasyon, Computer aided design, Computational fluid dynamics (HAD), Pneumatic sowing machine, Agricultural mechanization
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bitkisel üretimin en kritik safhalarından biri olan ekim işleminde, tohumun toprakla buluşma hassasiyeti verimliliği doğrudan etkilemektedir. Bu çalışma farklı fizikomekanik özelliklere sahip tohumların tek dane ekiminde kullanılmak üzere, operasyonel ihtiyaçlara göre vakum hacmi değiştirilebilen, Zirai İnsansız Kara Araçlarına (ZİKA) entegre edilebilecek çift diskli bir pnömatik ekici ünite tasarımını ve bu tasarımın Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) tabanlı modellemesini konu almaktadır. Araştırma kapsamında mısır (Zea mays L.), pamuk (Gossypium hirsutum L.) ve ayçiçeği (Helianthus annuus L.) tohumları materyal olarak seçilmiş; tohumların boyut, küresellik ve bin dane ağırlığı gibi parametreleri laboratuvar koşullarında saptanmıştır. Tasarlanan sistemin farklı tohumların ekiminin yapılabilmesi hedeflenmiştir. Sistemin ekim performansını değerlendirmede kabul edilebilir tohum aralığı (KETA), ikizlenme ve boşluk kriterleri esas alınmıştır. Ekici ünitenin üç boyutlu konstrüksiyonu Autodesk Inventor ortamında gerçekleştirilmiş, akışkan davranışlarının simülasyonu için ise k-epsilon türbülans modeli kullanılarak HAD analizleri yapılmıştır. Ünite bileşenlerinin prototipleme süreci CNC Router ve eklemeli imalat (3D yazıcı) teknolojileri ile tamamlanmıştır. Performans değerlendirmesi amacıyla yürütülen laboratuvar denemeleri, 1,0 ile 3,0 m s-1 arasındaki beş farklı ilerleme hızında ve değişken vakum kademelerinde, yapışkan bant düzeneği üzerinde gerçekleştirilmiştir. Laboratuvar koşullarında yürütülen denemeler ve istatistiksel analizler sonucunda ekim performansının temel belirleyicilerinin tohum türü ve işletme parametreleri (özellikle ilerleme hızı ve vakum/körük ayarları) olduğu; buna karşılık ekici ünitenin sağ–sol konumunun tek başına anlamlı farklılık oluşturmadığı belirlenmiştir (KETA için p=-0,240; ikizlenme için p=0,218; boşluk için p=0,208). Duncan çoklu karşılaştırma bulgularına göre KETA ortalamaları mısır > ayçiçeği > pamuk şeklinde sıralanmış (sırasıyla %77,33; %66,16; %55,23) ve pamukta ikizlenme/boşluk değerlerindeki artışın KETA'yı düşürdüğü görülmüştür. İlerleme hızının artışı ekim düzgünlüğünü olumsuz etkilemiş; hız ile KETA arasında negatif (r=-0,958), hız ile ikizlenme (r=0,431) ve boşluk (r=0,401) arasında pozitif ilişki saptanmıştır; ortalama boşluk değeri 1,0 m s-1'de %11,75 iken 3,0 m s-1'de %17,88'e yükselmiştir (p<0,01). Benzer biçimde, körük/vakum açıklığı arttıkça KETA'nın azalma, ikizlenme ve boşluğun artma eğiliminde olduğu belirlenmiştir (p<0,01). Elde edilen farklılıkların, tohumların boyut, küresellik ve bin dane ağırlığı gibi fizikomekanik özelliklerinin disk üzerinde tutunma–bırakma davranışını etkilemesiyle ilişkili olduğu değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen ayarlanabilir vakum hacimli çift diskli ekici ünite yaklaşımının çoklu tohum türlerine uyarlanabilir bir çözüm sunduğu; optimum performans için özellikle hız ve vakum ayarlarının tohum özellikleriyle birlikte optimize edilmesi gerektiği ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
In planting, one of the most critical stages of crop production, the precision of seed contact with the soil directly affects yield. This study focuses on the design of a dual-disc pneumatic planter unit, with adjustable vacuum volume according to operational needs, that can be integrated into Agricultural Unmanned Ground Vehicles (AUGV), for use in precision planting of seeds with different physicomechanical properties, and on the Computational Fluid Dynamics (CFD)-based modelling of this design. Maize (Zea mays L.), cotton (Gossypium hirsutum L.), and sunflower (Helianthus annuus L.) seeds were selected as materials for the research; parameters such as size, sphericity, and thousand-seed weight were determined under laboratory conditions. The designed system aims to allow planting of different seeds by changing the seed discs. The evaluation was based on the quality of the feed index (Iqf), the multiple index (Imult), and the miss index (Imiss). The three-dimensional construction of the metering unit was realised in the Autodesk Inventor environment, and CFD analyses were performed using the k-epsilon turbulence model for fluid behaviour simulation. The prototyping process of the unit components was completed using CNC router and additive manufacturing (3D printing) technologies. Laboratory tests conducted for performance evaluation were carried out on an adhesive tape assembly at five different forward speeds between 1.0 and 3.0 m s⁻¹ and at varying vacuum levels. Experiments and statistical analyses conducted under laboratory conditions revealed that the primary determinants of planting performance were seed type and operating parameters (especially forward speed and vacuum/bellows settings); however, the left-right position of the planter unit alone did not create a significant difference (p=-0.240 for Iqf; p=0.208 for Imiss; p=0.311 for spacing). According to Duncan's multiple comparison findings, Iqf averages were ranked as follows: maize > sunflower > cotton (77.33%, 66.16%, and 55.23%, respectively), and it was observed that an increase in twinning/spacing values decreased Iqf in sunflower. Increasing the speed of advancement negatively affected planting uniformity; a negative correlation was found between speed and Iqf (r=-0.457), and positive correlations were found between speed and Imult (r=0.431) and spacing (r=0.401); the average spacing value increased from 11.75% at 1.0 m s⁻¹ to 17.88% at 3.0 m s⁻¹ (p<0.01). Similarly, it was determined that as the bellows/vacuum opening increased, Iqf tended to decrease, and multiples and spacing tended to increase (p<0.01). It was evaluated that the differences obtained are related to the fact that the physicomechanical properties of the seeds, such as size, sphericity, and thousand-grain weight, affect the attachment-detachment behaviour on the disc. In conclusion, it has been shown that the developed dual-disc planter unit approach with adjustable vacuum volume offers an adaptable solution for multiple seed types, and for optimum performance, speed and vacuum settings, in particular, should be optimised in conjunction with seed characteristics.
Benzer Tezler
- Preparation of porous polymers by emulsion template method and their use in biodiesel production
Emülsiyon şablon yöntemiyle gözenekli polimerlerin hazırlanması ve biyodizel üretiminde kullanılmaları
BÜŞRA AY TUNCER
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM YAVUZ
- Boyu ayarlanabilir termoplastik kompozit rod üretiminin araştirilmasi
Investigation of the production of adjustable length thermoplastic composite rods
KAMRAN SAMET
Doktora
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiGazi Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇETİN KARATAŞ
DOÇ. DR. HARUN KOÇAK
- Vakum ortamında, düşük sıcaklıklı, taranabilen harici optik geri beslemeli diyot lazer sistemi platformunun tasarlanması, kurulması ve çalıştırılması
Desinging, establishing and working tunable external cavity diode lazer system platform with optical feedback under low temperature and vacuum
BÜLENT HARUN KILIÇ
Doktora
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiMersin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN MUTLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM KÜÇÜKKARA
- An array of square plate resonators with adjustable resonance frequency
Bir dizi ayarlanabilir rezonans frekanslı kare plaka rezonatörler
HALİM POLAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KIVANÇ AZGIN
- Osilatör modda serbest elektron lazerleri için optik kavite bileşenlerinin optimizasyonu ve tasarımı
Optimization and design of optical cavity components for fel-oscillator facilities
ŞEYMA CEMİLE BİÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER YAVAŞ