Tarım Alet ve Makinaları Dersi 3. Ünite Özet

Motorlar

Traktörler, tarım işletmeleri için çok önemli olan temel güç kaynağıdır. Traktörlerle özellikle arazide çok çeşitli tarım makinaları çalıştırılabilir. Motorlar; herhangi bir yakıtın kimyasal enerjisinin, bir yanma odasında yanması sonucunda ortaya çıkan gazların hacimsel genleşmesi ile mekanik enerjiye dönüşmesi prensibi ile çalışan kuvvet makinalarıdır. Bu tip motorlara içten yanmalı ya da içten patlamalı motorlar, termik motorlar da denilmektedir.

Motorlar kullandıkları yakıta göre; Otto (benzinli) motorları ve Diesel (dizel) motorları, Zamanlarına göre; 2 zamanlı motorlar ve 4 zamanlı motorlar, Pistonun hareket biçimine göre; Stroklu (Doğrusal hareketli) motorlar ve Döner pistonlu (Wankel) motorlar olarak gruplandırılabilirler. Geliştirmiş olan kişilerin adlarıyla (Otto ve Diesel) anılan motorların en yaygın kullanılanları benzinle ve dizel yakıtı ile çalıştırılan stroklu motorlardır. Genel olarak, termik motorlarda, yanabilen yakıt ya da yakıt hava karışımı, her yanı kapalı bir silindire püskürtülerek sıkıştırılır. Sıkıştırma sonucu yakıtın basıncı ve dolayısıyla sıcaklığı yükselir, bazı yardımcı elemanlarla kolayca yakılır hale gelir. Yanan yakıt hacimsel olarak genleşir ve silindirin bir tarafındaki hareketli ele-man olan pistonu iter. Elde edilen kuvvet piston ve piston kolu (biyel) üzerinden krank miline iletilir. Krank milinin özel yapısı sayesinde motor, bir tork ve mekanik iş geliştirir. Sıkıştırma oranı büyüklüğüne göre, oluşan gazın sıcaklığı, yanma basıncı ve bunlara bağlı olarak da krank milindeki dönme momenti değeri o kadar büyük olur.

Genel olarak Otto motorlarında, yakıt ile hava karışımı 815 bar basınca sıkıştırılır, sonuçta sıcaklık 400-600°C’ye çıkar. Elektrik sistemine bağlı bir buji kıvılcım çakarak karışımı ateşler. Sıkıştırma sonunda ya da yakıtın yanmasının herhangi bir anında yakıt kendi kendini ateşleyerek yanarsa bu, motorda hiç de istenmeyen bir darbe etkisi (vuruntu) yaratır. Diesel motorlarında, silindire emilen hava 30-35 bar değerine kadar sıkıştırılır, bu değerler benzinli motorlara göre daha yüksek bir sıkıştırma oranı verir. Sıkıştırma sonunda havanın sıcaklığı 700-900 °C’ye ulaşır ve üzerine bir enjektör yardımıyla dizel yakıtı püskürtülür. Sıkıştırma oranının ve bununla elde edilen yanma sıcaklığının yüksekliğinden dolayı Diesel motoru, Otto motoruna göre daha yüksek termik tesir derecesine (verime) sahiptir.

Motorda güç üretimi için pistonun aşağı yukarı (ileri-geri) hareketleri sırasında dört zaman söz konusudur. Bunlar; emme zamanı, sıkıştırma zamanı, yanma zamanı ve egzoz zamanıdır. Bu dört zaman peş peşe çok kısa sürede gerçekleşir ve bir iş çevrimini oluşturur. Motorlarda sıvı yakıtlar sadece gaz biçiminde yakılabilir. Yanma havası içindeki oksijen miktarı ne kadar iyi ise yanma o kadar tam olur, enerjiden yararlanma o ölçüde yüksek olur ve çevreye zararlı olacak yanmamış çiğ yakıt atılmaz. Benzinli motorlarda yanma odası dışında karbüratör içinde hazırlanan yakıt/hava oranı 1/15 olmalıdır.

Stroklu motorlar hareketli ve sabit elemanlardan oluşur. Hareketli elemanlar, piston, piston kolu, supaplar, krank mili, eksantrik mili ve volan; sabit elemanlar ise silindir, segman lar, üst kapak, karter ve conta lardır.

Segman: Piston üzerinde takılı olan ve çapı piston çapından biraz daha büyük olan yakıt ile yanmış gazların kartere, karterdeki motor yağının yanma odasına kaçmasını önleyen elemandır.

Karter: Krank mili muhafazası, içinde motor yağı bulunan kısımdır.

Conta: Sızdırmazlık elemanı, genellikle motor gövdesi ile üst kapak arasında bulunur.

Stroklu motorlarda piston, arasında mikron düzeyinde çok az boşluk bulunan silindir içinde ileri geri hareket eder. Pistonun ileri geri 4 kez gitmesine göre tasarlanmış stroklu motorlar 4 zamanlı motorlar ve 2 kez gitmesine göre tasarlanmış stroklu motorlar ise 2 zamanlı motorlar olarak adlandırılırlar.

Motorların işletme karakteristiklerinin göstergesi olan motor karakteristik eğrileri, motora en çok yakıt gönderilebilen tam gazda belirlenir. Motor devrine bağlı olarak motor dönme momenti (Md), motor gücü (Pe), özgül yakıt tüketimi (be) ve saatlik yakıt tüketimi (B) karakteristikleri belirlenir.

Traktör motorlarının karakteristik eğrilerinin arazide çalışılırken değişen koşullara cevap vermesi beklenir.

Anma momenti: Motorun belirli bir devir sayısında sürekli verebildiği moment değeridir.

Rölanti devir sayısı: Motorun güç üretmeden sadece kendisini boşta çalıştırabildiği devir sayısıdır.

İndike: İç, motorun içinde olan basınç ve güç değerleridir.

Tüm Diesel motorlarında, en uygun özgül yakıt tüketimi değeri anma devrinin %60-80’inde elde edilir. Tarımsal çalışmalarda motorun ortalama yükleniş miktarı da bu aralıktadır. Yakıt tüketiminin düşüklüğü, düşük devirde yüksek moment verebilmesi, yakıtın kolay depolanabilmesi gibi nedenlerden dolayı traktörlerde Diesel motorlar kullanılır. Dizel yakıtı, yanma odasında 30-35 bar değerine kadar sıkıştırılmış, sıcaklığı ve basıncı yükselen hava içine enjektör yardımıyla püskürtülür. Yanma olayının önemli bir göstergesi uygun karışım oluşumu için gerekli olan ve yaklaşık 0,001 saniye olan yanma gecikmesi dir. Diesel motorlarının önemli donanımlarını, yakıt, soğutma ve yağlama donanımları oluşturur.

Yakıt Donanımı: Diesel motorlarında yakıt donanımı; tam yanma için gerekli hava ve yakıt miktarını sağlar, enjektörler ile püskürtme zamanını belirler, püskürtme süresini düzenler, yakıtın yanma odasında düzgün dağılımını sağlar.

Soğutma donanımı: Motorda enerji dönüşümü sırasında sadece % 14-33 oranında mekanik enerji elde edilir ve geriye kalan kısım kayıp olarak ısı enerjisine dönüşür. Yanma sırasında, yüksek sıcaklıklar ortaya çıktığından silindir ısınır. Elde edilen mekanik enerji miktarı arttıkça motorun sıcaklığı da artar. Motorun imal edildiği malzeme ve kullanılan motor yağı motor sıcaklığını azaltır. Çalışma sırasında motorun mutlaka soğutulması gereklidir. Genel olarak motorlarda hava ile ve su ile soğutma sistemleri bulunmaktadır.

Yağlama donanımı: Tüm motorlarda, mekanik sürtünmeler sonucunda malzemelerin özelliklerine göre değişen oranlarda ısınma ve aşınmalar görülmektedir. Bu olumsuzlukların giderilmesi için motorlarda genellikle basınçlı yağlama sistemlerinde dolaştırılan yağlama yağları kullanılır.

Benzinli motorlar (Otto motorları), tarımda motopomp, sırt pülverizatörü gibi ekipmanların çalıştırılmasında ve genellikle küçük güçlü traktörlerde kullanılmaktadır. Otto motorlarında, Diesel motorlarından farklı olarak yakıt ve hava karışımı, yanma odası dışında ayrı bir eleman olan karbüratörde hazırlanır. Silindir içine emilen ve piston tarafından sıkıştırılan yakıt-hava karışımı ateşleme donanımı bünyesinde bulunan bir buji tarafından oluşturulan kıvılcım ile yakılır. Ateşleme devresi; akümülatör, kontak anahtarı, indüksiyon bobini, distribütör, platin kesici, buji ve iletim kablolarından oluşur.

Elektrik motorları, elektrik enerjisini, mekanik enerjiye dönüştüren elektrik makinalarıdır.

Traktörlerin Sınıflandırılması

Traktörler genel olarak; tarım traktörleri, endüstri traktörleri ve diğer traktörler olmak üzere 3 gruba ayrılırlar. Endüstri traktörleri ve diğer traktörler tarım dışı alanlarda kullanılırken; tarım traktörleri ise genellikle lastik tekerlekli olarak üretilmekte ve tarımsal işlerin gerçekleştirilmesinde ana güç kaynağı olarak kullanılmaktadır. Lastik tekerlekli tarım traktörlerinin sınıflandırılması arka tekerlekleri muharrik traktörler (standart traktörler, alet taşıyıcı traktörler, bayır traktörleri, küçük traktörler, mini traktörler, üç-izli traktörler ve yüksek çatılı traktörler), dört tekerleği muharrik traktörler (standart traktörler, sistem traktörleri ve dar izli belden bükme traktörler.), el traktörleri (iki tekerlekli el traktörü, bir tekerlekli el traktörü ve motorlu çapa) şeklinde yapılır.

Standart Traktör: Arkasında bulunan 3 nokta bağlantı düzeni üzerinden kendisine asılır olarak bağlanan makinaları çalıştırırlar. Asıl olarak standart traktörler pulluk, römork gibi çeki gücü gereken işlerde kullanılırlar.

Traktörlerin Elemanları

Traktör motorunda üretilen güç; kavrama, vites kutusu, diferansiyel, son redüksiyon gibi aktarma organları üzerinden traktörü ilerletecek olan tekerleklere iletir. Bu arada dümenleme ve frenleme üniteleriyle de traktörün hareketi kontrol edilir.

Kavrama: Motor ile aktarma organları arasında hareket iletimini sağlayan ve kesen kavrama; traktörün ilk hareketini sağlamak, vites değiştirerek uygun motor devir sayısını sağlamak ve motor ile vites kutusunun devirlerini eşitlemek amacıyla kullanılır.

Vites Kutusu: Vites kutuları kademeli vites değiştiriciler olarak da adlandırılır. Tarımsal faaliyetlerde 1-25 km/h arasındaki hemen hemen bütün hız kademelerine gerek duyulur. Bu nedenle traktörler otomobillerden farklı olarak çok sayıda vitese sahiptir.

Diferansiyel: Tekerleklerin temas ettikleri zeminin olası farklı lığından dolayı (bir tekerlek kuru yerden, diğeri çamurlu yerden geçebilir) muharrik akslarda patinajın engellenmesi ve bu devir farkını giderebilmek için diferansiyel sistemi geliştirilmiştir. Özel dişlilerden oluşan diferansiyel ile dönüşlerde dönüş tarafındaki tekerleğin devri azaltılır, bu azalan kısım dıştaki tekerleğin devrine eklenir.

Son redüksiyon dişli kutusu: Motordan alınan yüksek devirli dönme hareketi tekerleklere iletilene kadar vites kutusu ve diferansiyelde belirli oranda düşürülür. Ancak yine de bu düşüşler yeterli olmaz. Bu nedenle devri ya da momenti biraz daha azaltmak için, diferansiyelden sonra, tekerlek merkezine yakın bir yere devir sayısını azaltan bir dişli kutusu yerleştirilir.

Hareket Organları: Traktörlerin motordan aldıkları gücü ekipmanlara iletmesi ve onları arazi koşullarında çekebilmeleri için en önemli elemanların başında tekerlekler gelmektedir. Bu nedenle tekerleklerin seçiminde; kullanma koşulları, iletilen muharrik tutunma kuvveti, taşıma yeteneği ve toprak basıncı değerleri dikkate alınmalıdır. Tarımsal üretim sürecinde yoğun tarla trafiği nedeniyle traktörlerin tekerlekleri bir bitkinin yetişme döneminde toprakta sıkışmalara neden olmaktadır. Bu sıkışmanın azaltılması için lastik tekerleklerin tabanının toprakla temas eden yüzeyinin genişletilmesi amaçlanır.

Dümenleme Düzeni: Dümenleme düzeni, traktörün tekerlekleri üzerinde yön değiştirmesini sağlayan mekanizmalardan oluşur. Dümenleme düzeninin başarısı, traktörü küçük dönme dairesi çapında döndürmesiyle ölçülür.

Frenleme düzeni: Traktörlerin güvenli kullanımı için hareket freni ve park freni mutlaka bulunmalıdır. Hareket frenine ayakla, park frenine ise elle komuta edilir.

Traktörlerin Donanımları

Tarımda en üst düzeyde yararlanılabilmesi için traktörlere iş makinalarının bağlanabildiği üç nokta bağlantı düzeni, güç çıkış üniteleri ve kabin düzenleri eklenmiştir.

İş makinası bağlantı ünitesi: Traktörler tarımda en çok arkalarında çektikleri pulluk, ekim makinası, toprak frezesi, silaj makinası, pülverizatör gibi çok çeşitli ekipmanlarla iş yaparlar. Ekipman üç nokta bağlantı düzeniyle traktöre bağlandıktan sonra hidrolik sistem yardımıyla yukarı doğru kaldırılarak taşınabilmekte, tarlada çalışılırken ise aşağı indirilerek toprakla teması sağlanmaktadır. Çekme düzeniyle ise çekilerek çalıştırılan ekipmanlar traktöre çeki kancası ve çeki demiri ile bağlanırlar.

Güç çıkış üniteleri: Traktörlerin tarım makinalarıyla kullanımında en önemli güç çıkış ünitesi kuyruk milidir. Bunun yanında kasnak ve hidrolik prizler de bulunmaktadır. Kuyruk mili genellikle traktörün arka ortasında bulunur ve ekipmanların tahrik edilmesinde kullanılır. Traktör kuyruk miline kadar getirilen hareket dönerek çalışan ekipmanlara mafsallı mil aracılığıyla aktarılır.

Traktör kabini: Günümüzün gelişmiş traktörlerinde hem sürücünün konforu hem de can güvenliği öne çıkmaktadır. Olası traktör kazalarında traktör devrildiğinde sürücülerin hayatını korumak için önceleri devrilmeye karşı koruyucu çatılar ve ROPS ’lar geliştirilmiş, daha sonra konfor da göz önüne alınarak kabin denilen yapılar oluşturulmuştur.

Traktörlerin Mekaniği

Kuvvet analizi: Traktörlerde kuvvet analizi statik ve dinamik koşullarda incelenir. Standart traktörde statik denge durumunda traktöre kendi ağırlığı ve tekerleklere zeminden gelen kuvvetler etki eder. Bu durumda traktörün hızı sıfırdır (V= 0 km/h) ve herhangi bir kuvvet geliştirmemektedir (F = 0 daN).

Patinaj: Bir traktörün muharrik tekerleklerinin 1 devirde aldıkları yolun, alınması gereken yoldan az olmasına patinaj denir. Traktörlerde patinajsız çalışma neredeyse imkânsızdır.

Güç analizi: Bir traktörün hareket edebilmesi için yuvarlanma direncini, varsa meyil çıkma direncini, patinaj kayıp gücünü, transmisyon kayıp gücünü yenmesi gerekir. Yuvarlanma (yürüme) direnci gücü, traktörün hareket etmesi sırasında ortaya çıkan direnç kuvvetlerinden oluşur. Patinaj kayıp gücü ise tutunma kuvvetine göre hesaplanır. Çeki gücü, traktörün çeki kancasında yararlanılan güçtür. Transmisyon kayıp gücü, traktör motorunda üretilen gücün tekerleklere iletilmesini sağlayan kavrama, vites kutusu, diferansiyel, son redüksiyon gibi elemanlardaki sürtünmelerde harcanan güç değeridir. Meyil Çıkma Gücü; Eğimli arazilerde çalışıldığında söz konusudur ve yenilmesi gereken bir dirençtir.

Traktörlerde Bakım

Traktörlerin daha uzun süre kullanılabilmeleri için günlük, haftalık, aylık ve yıllık periyodik bakımlarının mutlaka zamanında yaptırılması gerekir.

Günlük bakım:

• Motor yağı ve soğutma suyu kontrol edilmeli.
• Hava filtresi siklonu temizlenmeli.

Haftalık bakım:

• Hava lastik basınçları kontrol edilmeli.
• Ön aks, dümenleme, fren ve kavrama kolları yağlanmalı.
• Hava filtresi bakımı yapılmalı.

Aylık ya da 50 saatte bakım:

• Püskürtme pompası yağ-çubuğu kontrol edilmeli.
• Kavrama payı kontrol edilmeli (pedalda 20-30 mm).
• Vantilatör kayışının gerginliği kontrol edilmeli (1-2 cm).
• Akümülatör asidi kontrol edilmeli.

100-200 saatte bakım:

• Motor yağı değişmeli.
• Yağ filtresi yenilenmeli ya da değişmeli.
• Soğutucu (radyatör) aralıkları temizlenmeli.
• Dişli kutusu yağları kontrol edilmeli (her 10001500 saatte bir değiştirilmeli).
• Üç nokta bağlantı düzeni temizlenmeli.

400 saatte bakım:

• Yağ filtresi değiştirilmeli.
• Hidrolik geri dönüş filtresi temizlenmeli.
• Sübap boşluğu kontrol edilmeli (Emme sübabı 0,15-0,2 mm, egzoz sübabı 0,2-0,3 mm).
• Hidrolik yağ 1000 saatte bir değiştirilmeli.
• Ön düzen ölçüleri gözden geçirilmeli.