Karma Yem Endüstrisi ve Yem Karma Makinaları

 

Hayvan yetiştiriciliği insanoğlunun en eski tarımsal uğraşı alanlarından ve geçim

kaynaklarından birisi olmuştur. Hayvancılık sektörü, insan beslenmesinde önemli

besin maddelerinin üretim kaynağını oluşturmaktadır. Ayrıca insanların dengeli

beslenmesine katkıda bulunarak, bitkisel üretim ve sanayi artıklarının

değerlendirilmesinde de istihdam yaratmaktadır (Anonim, 2010a).

Ülkemizde tarımsal istihdamın oranı %39 gibi oldukça yüksek bir düzeydedir. Bu

oran Amerika Birleşik Devletlerin’de (ABD) %2.8 ve Avrupa Birliğin’de (AB)

%5.0’dır. Tarımın Gayri Safi Milli Hasıla’daki (GSMH) payı ülkemizde %14 iken,

ABD ve AB’de sırasıyla %1.7 ve %1.9 seviyelerindedir. Ortalama işletme

büyüklüğü ise ABD’de 180 ha ve AB’de 17.4 ha iken ülkemizde sadece 5.9 ha’dır.

Tüm bu veriler hayvancılık açısından değerlendirdiğimizde ise, hayvancılığımızın

önemli sorunlara sahip olduğu görülür (Anonim, 2003).

Gelişmiş ülkelerde tarımsal ekonominin lokomotifi olan hayvancılık, iki açıdan

son derece önemlidir. Bunlardan birincisi çok düşük maliyetli istihdam yaratması,

ikincisi ise kalitesiz veya insan beslenmesine uygun olmayan yem kaynaklarının

kaliteli insan gıdasına dönüştürmesidir. Hayvancılık sektörü, ülke ekonomisini

geliştiren, birim yatırıma en yüksek katma değer oluşturan ve en düşük maliyetle

istihdam olanağı sağlayan bir sektördür. Bugün itibariyle sanayide bir kişiye

istihdam imkânı yaratabilmek için asgari 80 bin dolar yatırıma ihtiyaç duyulurken,

hayvancılıkta bunun beşte biri kadar kaynak yeterli olmaktadır (Han ve ark.,

2009).

Gelişmiş ülkelere baktığımızda kişi başına günlük protein tüketimi 102 gram olup,

bunun 70 gramı hayvansal kaynaklı proteinlerden oluşmaktadır. Ülkemizde

yaklaşık 84 gram olan kişi başına protein tüketiminin ise ancak 17 gramı

hayvansal kaynaklı proteinlerden karşılanmakta, yani ülkemizde tüketilen günlük

protein miktarının %73’ü bitkisel gıdalardan sağlanmaktadır. Bunun nedeni

ülkemizdeki hayvansal besin üretiminin yetersizliğidir (Sağlam, 2014).

1.1. Türkiye’deki Tarım İşletmelerinin Yapısı

Tarımsal üretimin yapıldığı toprağın ve toprağa ilişkin mülkiyet ve tasarruf

ilişkilerinin biçimlendirdiği tarımsal işletmenin yapısal özellikleri tarımın önemli

2

sorununu oluşturmaktadır. Tarımsal nüfusun tarım toprakları üzerindeki dağılımı

ve yapısı ilişkileri verimli bir işletmeciliğin temelini oluşturmaktadır. Kırsal

kesimdeki nüfus artışı ve bu nüfusun tarımda kalma zorunluluğu ile başka

sektörlere de ikame edilememesi tarım topraklarının parçalanmasının ve

işletmelerin küçülmesinin en önemli nedenidir. 2001 yılı tarım sayımı sonuçlarına

göre 3 milyon tarım işletmesinin %64,8'i 50 dekardan daha küçüktür. 20 dekara

kadar olan işletmeler tüm işletmelerin %33,4’ünü oluşturmalarına karşın, toplam

işlenen alanın %5,3'lük bir bölümünü işletmektedirler. 500 dekardan büyük

işletmelerin toplam işletmeler içindeki oranı %0,7 iken, bu işletmelerin işledikleri

alan, toplam alanın %11,4'üdür (Anonim, 2006).

Araştırma sonucuna göre, tarımsal işletmelerin %62,3'ünde hem bitkisel üretim

hem de hayvan yetiştiriciliği, %37,2'sinde yalnız bitkisel üretim, %0,5'inde ise

yalnız hayvan yetiştiriciliği yapılmaktadır (TÜİK, 2008).

Şekil 1.1. İşletme tipine göre dağılım

Türkiye nüfusunun yarısına yakın bir kısmının kırsal alanda yaşayıp, geçimini

halen tarımsal üretim ile elde ettiği, gelişmekte olan bir ülke konumunda olan

Türkiye’de 4 milyondan fazla tarım işletmesi bulunmaktadır. Bu işletmelerin arazi

varlığı ortalama olarak 50 da kadar olmakla birlikte, 50 da’ dan daha az arazisi

olan işletmelerin oranı % 60 dolayındadır. Tarım işletmelerinin hayvan varlıkları

bakımından da durumları arazi varlığına benzer olup, işletme başına sığır varlığı

3.9, koyun varlığı ise 11 baş dolayındadır. Bu durum, Türkiye’de tarımsal

yapılanmanın büyük ölçüde küçük işletmelerin egemenliğinde bulunduğunu açık

bir biçimde göstermektedir (Yavuz, 2005).

3

1.2. Türkiye’de Hayvan Varlığının AB ve Dünyaya Göre Durumu

Dünyada hayvan varlığında son 7 yılda genel bir artış görülürken, sayıca azalan

tek tür hindidir. Keçi ve manda sayısı, sığır ve domuza oranla daha hızlı artmış,

koyun varlığı ise pek değişmemiştir. Dünyada toplam 1,5 milyar baş sığır, 195

milyon baş manda, 1 milyar baş koyun, 920 milyon baş keçi bulunmaktadır

(FAOSTAT, 2012).

Şekil 1.2. Dünyada hayvan varlığı ve değişimi

Hayvan varlığının kıtalara dağılımına göre Asya’nın tüm türlerde dünya hayvan

varlığının çoğunluğunu barındırdığı, dünya hayvan varlığının son 50 yıl içerisinde

gelişmiş ülkelerden gelişmekte olan ülkelere yöneldiği anlaşılmaktadır. Dünya

sığır varlığının yalnızca % 6’sına ve koyun varlığının % 9’una sahip olan AB,

hindi ve domuz varlığı itibarıyla ise sırasıyla % 20 ve 16 gibi yüksek oranda

hayvanı bünyesinde barındırmaktadır. AB’de 2004-2010 yılları arasında hemen

tüm türlerin sayısında azalma görülmüş, ancak manda sayısı % 50’den fazla

artmıştır (122 bin baş). Bu dönem içerisinde sığır sayısı 2,8, hindi 16, koyun 12 ve

keçi ise 1,5 milyon baş azalmıştır.

Türkiye’nin özellikle koyun ve sığır varlığında son yıllarda önemli değişim

olmuştur. Özellikle 2009 yılından sonra sığır varlığının 1,700.000, koyun

varlığının ise 3,300.000 baş arttığı, kıl keçisinde 2009, manda varlığında ise 2010

yılından sonra keskin bir artış olduğu, 2004 yılı sonrasında kovan domuz

varlığının ise azaldığı izlenmektedir (Anonim, 2012).

Türkiye hayvan varlığının pek çok AB ülkesine göre fazla olduğu görülebilir.

Türkiye; AB sığır varlığının % 12’sini barındıran Fransa ve Almanya’dan sonra

4

3’üncü, AB manda varlığının % 25’ini barındıran İtalya’dan, AB koyun varlığının

% 22’si ile İngiltere’den sonra 2’ncidir (TÜİK, 2012).

Çizelge 1.1. Türkiye hayvan varlığının yıllar itibarıyla değişimi (TÜİK, 2012)

Hayvan

varlığı

(baş)

1991 2004 2004 2011 2011

11/04

YHD %

04/91

YHD

%

Sığır 119 10,069.346 100 123 12.386.377 3,0 -1,3

Manda 352 103.900 100 94 94.632 -0.9 -9.2

Koyun 160 25.201.552 100 99 25.031.065 -0.1 -3.6

Kıl Keçisi 150 6.379.900 100 112 7.126.862 1.6 -3.1

Ördek 144 770.436 100 50 382.223 -9.5 -2.8

Domuz 234 4.399 100 42 1.848 4.6 -6.3

1.3. Hayvancılıkta Yemleme ve Yem Mekanizasyonunun Önemi

Türkiye’de Cumhuriyetin ilk yıllarından itibaren sığırcılık önemli bir üretim kolu

olarak algılanmış ve hemen her zaman diğer hayvansal üretim kollarına göre daha

fazla ilgi görmüştür. Öyle ki, özellikle son yıllarda, hayvancılık denildiğinde ilk

akla gelen sığır yetiştiriciliği olmuştur. Bunda, sığırın avantajları kadar sığır

ticaretinin, gelişmiş kabul edilen ülkeler için de, daha önemli olmasının büyük

payı olmuştur (Akman, ve ark., 2010).

Sığır, dünya süt üretiminin neredeyse tamamını (% 86,3-% 89,5), et üretiminin de

yaklaşık % 25’ini tek başına sağlamaktadır. Dünya genelinde kişi başına ortalama

günlük protein tüketimi 79 gram olup, bunun 31 gramı hayvansal kaynaklı

proteinlerden karşılanmaktadır. Gelişmiş ülkelerde gelişmekte olan ülkelere göre

kişi başına günlük protein tüketim miktarı iki kat artarken, proteinlerin hayvansal

ürünlerden karşılanma oranları gelişmekte olan ülkelerde %20 civarındadır. Bu

oran gelişmiş ülkelerde % 65’lere kadar çıkmaktadır. Hayvancılık bugün, gelişmiş

ülkelerde bir endüstri haline gelmiş, ekonominin ayrılmaz bir parçası olmuştur. Bu

durum, tarımın ve dolayısıyla hayvancılığın ulusal düzeyde geliştirilmesi gereken

stratejik bir sektör olduğunu ortaya koymaktadır (Akman, ve ark., 2010).

Türkiye İstatistik Kurumunun (TÜİK) verilerine göre sağılan sığır sayısı 2007'de

4.229.440 iken 2012'de 4.673.483 'tür. Artış oranı % 10 'dur. Ancak Süt üretimi

2007'de 11.279.340 ton iken 2012'de 13.366.160 'dır. Artış oranı % 18 'dir. Diğer

5

bir oran ile 2007'de hayvan başına yıllık 2,66 ton süt elde edilirken, 2012'de 2,86

ton elde edilmiştir. Süt verimi dengeli beslenmelerle % 8 oranında artmıştır.

Dengeli beslenmenin en önemli öğesi de yem karma makineleridir. Yine TÜİK

verilerine göre kesimi yapılan sığır sayısı 2007 'de 2.003.991 iken 2011'de

2.571.765 'dir. Artış oranı % 28 'dir. Ancak et üretimi 2007'de 431.963 ton iken

2011'de 644.906 ton 'dur. Artış oranı % 49 'dur. Diğer anlamda 2007'de hayvan

başına ortalama 215 kg et elde edilirken, 2011'de 251 kg et elde edilmektedir. Et

veriminin de dengeli beslenmelerle % 16 oranında arttığı görülmüştür (TÜİK,

2007).

Türkiye sığır varlığı bakımından sayısal olarak Avrupa’da üst sırada bulunmasına

rağmen verim yönünden yapılacak sıralamada oldukça gerilerde yer almaktadır.

Hayvansal üretimin içinde süt sığırcılığı da önemli bir paya sahiptir. Ülkemiz

hayvancılık işletmelerinin ve bunun içinde yer alan süt sığırcılığının en önemli dar

boğazı yeterli ekonomik büyüklükte olmayan aile işletmeleri niteliğinde

olmalarıdır. Bu durum teknolojinin uygulanmasını engellemektedir. Hayvansal

ürünlere artan talebin karşılanmasında hayvan sayısını artırmak ya da birim başına

verimi yükseltmek gibi iki seçenek mevcuttur. Hayvan sayısının sürekli olarak

artırılması mümkün ve ekonomik olmadığından hayvan başına verimin

yükseltilmesi gerekmektedir (Gürcan, ve ark., 2007).

Ekonomik hayvancılığın yolu dengeli ve ucuz beslemeden geçmektedir. Süt

sığırcılığında besleme çok önemlidir. Beslemeye ve yemlemeye ayrılan masraf

toplam masrafların % 60-70'ini oluşturur. Aynı zamanda besleme süt verimini ve

kalitesini etkiler. Holsten vb. kültür ırkları belli bir verim yönünde geliştirildikleri

için yetersiz beslemeye şiddetli tepki gösterirler. Örneğin küçük bir stres veya

besleme hataları hayvanların verimlerini büyük oranda etkiler. Hayvanların hayati

fonksiyonlarını sürdürmeleri, çoğalmaları ve sağlıklarını korumaları için

ihtiyaçları olan besin maddelerini yemlerle almaları gerekir. Besin maddelerinin

bazıları vücutta yapıtaşı olarak iş görür.(yağlı tohum küspeleri, baklagiller,

mineral katkıları) Bazıları enerji kaynağı olarak iş görür.(tahıl taneleri, melas, yağ

v.b.) Bazıları da hayati fonksiyonları düzenleyen anahtarlar olarak görev

yaparlar.(vitamin ve mineral katkıları) Yem maddeleri farklı besin maddelerini

farklı miktarlarda içerdiklerinden ancak uygun şekilde karıştırılırsa hayvanlar

dengeli beslenebilir. Bu uygun karışımlarda sadece yem karma makineleri ile

sağlanabilmektedir (Anonim, 2013).

6

Hayvancılık için büyük öneme sahip olan yem karma ve dağıtma işi günümüzde;

gücünü traktör kuyruk milinden veya elektrik motorundan alan sabit, asılır tip,

çekilir tip ve az sayıda termik motorlu kendi yürür yem karma ve dağıtma

makineleri olarak sınıflandırılmaktadır.

Günümüzde kendi yürür yem karma ve dağıtma makineleri büyük kapasiteli ve

termik motor ile çalışmaktadır. Ülkemizde genellikle üretimi yapılan yem karma

makineleri ise römork tarzındadır. Dolayısıyla bir çekiciye güç aktarımına yani

traktöre ihtiyaç duymaktadır. Ancak son yıllarda üretilen traktörler ha çok

teknoloji içermeleri ve birçok ihtiyaca yönelik üretildiğinden satış fiyatları

yüksektir. Römork tipli yem karma makineleri, yüksek satın alma ve işletme

maliyetine sahip traktörlerin sadece yürüyüşünden ve kuyruk milinden

faydalanmaktadır. Bu durum yem karma ve dağıtma işlemini özellikle küçük

işletmeler için maliyetini arttırmaktadır.

Son yıllarda ülkemizde ve uluslararası pazarda otomotiv endüstrisinde ve tarım

makineleri sektöründe Ar-Ge yatırımları ve geleceğe yönelik projelerde elektrikli

araçların yer aldığı görülmektedir. Fosil yakıtların yenilenebilir olmaması

nedeniyle gelecekte azalacağı ve biteceği yönündeki öngörüler ve ülkemizdeki

yüksek yakıt fiyatları üreticileri ve tüketicileri bu yöne doğru sevk etmektedir.

1.4. Elektrikli Araç Kullanımının Mevcut Durumu

Bütün sektörlerde enerji kullanımı, 1970’li yıllardan bu yana en çok önem verilen

konulardan birisi olmuştur. Dünya genelindeki ülkeler, 1973 ve 1979 yıllarındaki

petrol krizlerinde sonra, enerji verimliliğine önem vermeye başlanmıştır. Daha

sonraları 1980’li yıllardan itibaren fosil yakıtların yanması sonucunda oluşan çevre

kirliliğini azaltmaya yönelik çalışmalara önem verilmektedir. Enerji kullanımı,

sera gazı emisyonları ve bunların küresel iklim değişikliklerine olan potansiyel

etkileri en çok tartışılan konulardandır.

Dünyada küresel ısınmaya neden olan karbon emisyonunun 20%’den fazlası

ulaşım sistemlerindeki enerji tüketiminden kaynaklanıyor. Arabaların tamamında

kullanılan içten yanmalı motor teknolojisi bu oranda en büyük paya sahip etkendir.

Ülkemizde araç mülkiyeti sayısının nüfusa oranı %15 seviyelerinde olup, bu

rakam gelişmiş ülkelere göre oldukça düşük durumdadır. Hem iç pazardaki bu

büyük potansiyel, hem de Kyoto Protokolü ile CO2 (Karbon diosit)

7

emisyonlarının belirlenen sınırlara düşürülmesi zorunluluğu yeni ve daha çevreci

bir teknoloji olan elektrikli araçları ülkemiz kalkınma planı içerisine de dâhil

etmiştir (Öztürk ve ark., 2010).

Çevresel kirliliğin azaltılmasının sağlanması için oluşturulan yasal düzenlemelerin

yanı sıra, petrol türevi yakıtların zamanla gerekli talebi karşılayamayacağı gerçeği

araç üreticilerini performanstan ödün vermeden daha çevreci alternatif çözüm

üretmeye zorlamaktadır. Bu durum doğrultusunda elektrikli araç tasarımları ve

üretimleri hızlanmaktadır (Erhan ve ark., 2014).

8

2. KAYNAK ÖZETLERİ

Koca (1996) ve Karakuş (1998), çalışmalarında şunlara yer vermişlerdir; Türkiye,

hayvancılığı gelişmiş ülkelere oranla yem sektörüne yaklaşık yarım yüzyıl geç

başlamasına rağmen gerek teknoloji açısından, gerekse yem kullanma bilinci

açısından olumlu gelişmeler göstermiştir. Büyükşahin (1992), Ülkemiz yem

sektörünün üretim teknolojisi başlangıçta tamamen insan gücüne dayanan manuel

bir sistemden oluştuğu halde son yıllarda otomasyona, hatta tamamen bilgisayar

denetimli sistemlere doğru hızlı bir geçiş yaşanmakta olduğunu bildirmişlerdir.

Sapan ve Etiler (2004), Hayvancılık sektörü üzerine yaptıkları çalışmalarında; et,

süt, tekstil, deri, kozmetik ve ilaç sanayi dallarına hammadde sağlamak ve dengeli

kalkınmaya katkıda bulunmak, kalkınma ve sanayileşme finansmanını öz

sermayeye dayandırmak, ihracat yoluyla döviz gelirlerini artırmak gibi katkıları ve

bunun ortaya çıkardığı sosyal sorunları azaltmak ve önlemek gibi önemli

ekonomik ve sosyal fonksiyonlara sahiptir. Eren (2006)’ e göre karma yem ve

tarım makineleri üreten 2 sanayi sektörü içinde sığır yetiştiriciliği önemli bir pazar

alanı oluşturmaktadır. Ayrıca hayvancılığa bağlı diğer alanlarda da istihdam

olanaklarının genişlemesi ve süreklilik arz etmesi önemli bir faktördür.

Hayvancılık alanında elde edilen gelirin diğer sektörler için yeni bir gelir kaynağı

olacağı düşünüldüğünde, ülke ekonomisi için hayvancılığın taşıdığı önem daha net

görülmektedir.

Tezer ve Sabancı (1997), çalışmalarında; artan nüfusun ihtiyaçlarını karşılamak

için, birim alandan daha bol ve kaliteli üretim, günümüzde tarımsal üretiminin

temel amaçlarındandır. Makineleşmenin yaygınlaştırılmasıyla tarım teknikleri çok

çabuk uygulanır hale gelmiş, elverişli alanlar tarıma açılmış, sulanan araziler

genişletilmiş, toprak daha iyi işlenir olmuş, ilaç ve gübre kullanımı artmış, daha iyi

tohum, daha iyi damızlık kullanılır olmuş, sonuçta da ürünün kalitesi ve verimi

artmıştır. Bu gelişen teknolojinin çiftçiye aktarılmasında en önemli araç tarım

makineleridir.

Lüle ve ark. (2012)’na göre; Mekanizasyon; tarım işletmelerinde kullanılan ilkel

tarım tekniği ve metotlarla çalışmaya neden olan vasıtalar yerine modern aletmakine,

cihaz ve tesislerin konulmasını ifade eder. Altay ve Turhal (2011),

Mekanizasyon tarımda; üretimin, iş veriminin ve iş kalitesinin arttırılmasında, işin

kolaylaştırılmasında, maliyetin düşürülmesinde, işletmelerin

9

modernleştirilmesinde, yeni iş alanlarının açılmasında, tarım nüfusunun sosyoekonomik

yönden geliştirilmesinde büyük öneme sahiptir.

Aygün ve ark., (2004), yayınlarında şu ifadelere yer vermişlerdir : ekonomi ve

birçok açıdan fayda sağlayan hayvansal üretim sonucunda üretilen ürünler,

insanların dengeli ve yeterli beslenmesinde önemli bir role sahiptir. Sağlıklı ve

dengeli beslenmenin en önemli koşullarından biri kişi başına tüketilmesi gereken

günlük proteinin %40-50’sinin hayvansal kaynaklı proteinlerden karşılanmasıdır.

Gündüz ve ark.,(2006), Ancak Türkiye’de kişi başına tüketilen proteinin sadece

%29’u hayvansal ürünlerden sağlanmaktadır.

Aydemir ve Pıçak (2007), göre, hayvansal üretim faaliyeti gerek işletme sayısı ve

gerekse ortaya çıkardığı ekonomik değer açısından çok önemli bir sektör

durumundadır. Tarım sektöründe gelişme göstermiş olan ülkelerin çoğunda

hayvancılığın tarımsal üretim içerisindeki payı %50’nin üzerindedir. Türkiye'de

yaklaşık 3 milyon tarım işletmesi bulunmakta ve bu işletmelerin %2,36'sında

yalnızca hayvancılık yapılmakta, %67,43'ünde ise bitkisel ve hayvansal üretim

birlikte gerçekleştirilmektedir.

Demirbaş ve Karagözlü (2006), çalışmalarında şu bilgileri vermektedirler;

isletmelerin büyük bir çoğunluğu, (%65) 50 dekardan az arazi ve ortalama 5 büyük

bas hayvan varlığına sahip olduğundan, küçük aile isletmesi olarak

tanımlanmaktadır. Bu nedenledir ki; çoğu isletmemiz, kendi kendine yeterliliği

amaçlayan kapalı bir üretim içerisinde, ürettiğini önce kendi ihtiyacına yönelik

olarak tüketen, ancak fazlasını piyasaya sunabilen küçük isletmelerdir.

Ülkemizdeki bu durum, hayvansal üretimin daha karlı ve verimli olmasını

engellemektedir.

Bakır (2001), sığırcılık ile ilgili araştırmalarında, süt sığırcılığında ve üretimin her

dalında olduğu gibi “en az insan işgücü gereksinmesiyle en fazla verim elde

etmek” ilkesi geçerlidir. Temel amaç; daha yüksek verim elde etmek olduğundan,

şartlar aynı kaldığında is prodüktivitesini arttırıp, işgücü ve zaman tasarrufu

sağlamak, koşullara uygun mekanizasyon uygulamaları ile mümkün olmaktadır.

Özellikle günden güne kullanımı tercih edilen serbest tip ahırlarda, günlük çalışma

zamanının %57,4’ünün sağım, %22,4’ünün yemleme ve % 20,2’inin ahır

temizliğine harcandığı tespit edilmiştir.

10

Çakmak (2008), Süt sığırcılığı isletmelerinde, sağımdan sonra en çok işgücü

gerektiren işlem olan yem üretim ve dağıtımında basarı, uygun makine

kullanımıyla gerçekleşebilmektedir. Süt veriminin istenilebilen değerlerde

olabilmesi için hayvanlara kaba kuru yem, yeşil yem, silo yemi ve kesif yemin

çeşitli rasyonlar sınırlarında verilmesi gerektiği zorunluluğu, bu konuda geliştirilen

makinelerin çoğalmasına neden olmuştur. Bir isletmede yemleme konusunda

mekanizasyonun uygulanacağı is safhaları;

1) Kaba yem üretimi ve depolanması; günlük yeşil yem temini, yem bitkilerinin

hasadı, hasat edilen yemin taşınması, kuru ot veya silaj materyali temini,

materyalin biçilmesi, kurutma ve toplama, balyalama, tasıma ve depolamadır.

2) Kesif yem hazırlanması; kurutma+ temizleme, depolama,

dozajlama, kırma+öğütme, karıştırma, peletleme, ambalajlama, tasıma ve iletme

3) Yem dağıtımı

Ülkemizde 2005 yılından itibaren Kırsal Kalkınma Çalışmaları kapsamında

başlatılan desteklerden sonra hayvansal üretim makineleri alanında köklü

değişiklikler meydana gelmiştir. Bu hızlı değişim döneminde ülkemizde değişik

özellikte makineler kullanılmaya başlanmış ve mevcut kullanılan makinelerin

sayısı değişmiştir (Çizelge 2.1). En yüksek değişim sırasıyla; yem dağıtıcı

römorklar, mısır silaj makineleri ve seyyar süt sağım makinelerinde görülmüştür.

Çizelge 2.1 Hayvansal üretim makinelerinin yıllara göre dağılımı

Tarımsal alet ve makineler 2005 2010 2013 Değişim

Oranı (%)

Hayvanla çekilen çayır biçme makinesi 2,092 1,564 1,521 -27

Mısır silaj makinesi 8,717 16,627 21,887 151

Ot silaj makinesi 2,225 3,471 4,248 91

Süt sağma makinesi(Sabit) 5,571 7,280 8,182 47

Süt sağma makinesi(Seyyar) 130,087 208,457 268,164 106

Traktörle çekilen çayır biçme makinesi 42,690 61,248 73,314 72

Yem dağıtıcı römork 545 1,483 2,052 277

Yem hazırlama makinesi 18,753 22,140 25,891 38

11

Evcim ve ark. (2010), çalışmalarında; Hazırlanan yemlerin hayvanlara homojen

dağıtılmasının önemi ise son yıllarda ülkemizde özellikle orta ve büyük ölçekli

işletmelerde kavranmış ve bu işlemlerin “Yem dağıtıcı römork” olarak tanımlanan

“kaba+kesif yem karıştırma ve dağıtma arabaları” ile yapıldığı görülmektedir. Son

dönemde meydana gelen % 277’lık değişim oranı konuya verilen önemin artarak

devam edeceğini göstermektedir. Ülkemizde birçok yerli ve ithal modellerin

olduğu bu dağıtma arabaları özellikle artan kapasiteleri ile büyük işletmelerin

kritik makineleri arasına girmiştir.

Chan (2002), elektrikli araçlar için yaptığı araştırmada, Çevreyi koruma ve enerji

tasarrufu gibi kaygıların arttığı bir dönemde EA (Elektrikli Araba) teknolojisindeki

gelişim, bu ihtiyaçları karşılamak için önemli bir görev üstlenmiştir. Çevresel

atıklara neden olan ve insan sağlığına büyük ölçüde zarar veren içten yanmalı

motorlu taşıtların yerine EA'lar kentsel ulaşımda kullanılabilir. EA’ların ihtiyaç

duyduğu yakıtın sağlandığı enerji santrallerinden kaynaklanan emisyonlar dikkate

alındığında EA'ların kullanımı küresel hava kirliliğini önemli ölçüde azaltabilir.

Ayrıca EA'lar yüksek teknolojiye teşvik, yeni sanayi ortamı oluşturma ve

ekonomik gelişmenin yanı sıra enerji, çevre ve ulaşım üzerinde büyük bir etkiye

sahip olacaktır.

Demirci (2010), Fırçasız doğru akım motoru, sargılarının anahtarlanması

elektronik olarak sağlanan bir motor çeşididir. Elektronik bir denetleme

mekanizmasında, yüksek akımı anahtarlama görevi gören transistörler (IGBT) ve

anahtarlama zamanını ayarlayan mikro denetleyici bulunmaktadır. Fırçasız doğru

akım motorlarının verimleri, fırçalı doğru akım motorlarınkinden daha yüksektir.

Tüm kontrol işlemleri stator büyüklükleri değiştirilerek yapılabilmektedir

Xue ve ark. (2008), Fırçasız doğru akım motoru, yüksek güç gerektiren

uygulamalarda ise doğrudan sürüş olarak adlandırılan yöntemle, sanayide ve

elektrikli araçlarda kullanılırlar. Bu şekilde kullanımlarda besleme gerilimindeki

dalgalanmalardan (düşüş ve yükselişlerden) kaynaklanan sorunların giderilmesi ile

sağlanmaktadır. EA’larda tekerlere iletilen moment, elektrik motoru tarafından

üretildiği için EA'nın performansı tamamen tahrik motorunun moment-hız veya

güç-hız karakteristiği ile belirlenmektedir. Bu özellikten dolayı da elektrik

makinesinin seçimi büyük önem taşımaktadır. Elektrik motorlarının elektrikli

araçlarda kullanılmalarının başlıca iki sebebi vardır; elektrik enerjisini mekanik

12

enerjiye çevirmek ve rejeneratif frenlemeden meydana gelen mekanik enerjiyi

elektrik enerjisine çevirmektir.

Ünlü ve ark. (2003), Eviriciler, doğru giriş gerilimini dalgalı çıkış gerilimine

çeviren güç elektroniği devreleridir. Bataryalardaki DC (Doğru Akım) çıkış

gerilimini, genliği ve frekansı ayarlanabilen AC (Alternatif Akım) gerilime

çevirmek için eviricilere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu sebeple 3 fazlı gerilim

beslemeli PWM eviriciler, elektrikli taşıt tahrik sistemlerinde asenkron motorun

kontrolünde kullanılmaktadır. Günümüzde 33 anahtarlama elemanı olarak

çoğunlukla yüksek güç ve frekansta anahtarlama yapabilen IGBT’ler tercih

edilmektedir.

13

3. MATERYAL VE YÖNTEM

3.1. Materyal

Ülkemizde bulunan hayvancılık işletmeleri incelendiğinde işletme başına düşen

hayvan sayısının ortalama olarak 3.9 olduğu ve çoğu hayvancılık işletmesinin ya

hiç traktöre sahip olmadığı ya da 1 adet traktörü olduğu görülmektedir. Bununla

birlikte modern tarım tekniklerinde maliyetin düşürülüp verimin artırılması

amaçlandığında yetiştiricilikte en büyük maliyet unsurunu oluşturan yemlemenin

uygun yem karma ve dağıtma makineleriyle yapılması ön plana çıkmaktadır.

Ayrıca elektrik enerjisinin günümüzde artık birçok yerde ulaşılabilir hale gelmesi,

fosil kaynaklı yakıtların sınırlı miktarda olması ve yüksek fiyatları nedeniyle taşıt

ve tarım sektöründe kullanımı hızla artmaktadır. Bu çalışmada küçük kapasiteli

hayvancılık işletmelerine yönelik olarak kullanılabilecek, herhangi bir çekici ve

dönü hareketine ihtiyaç duymadan, depolanabilen elektrik enerjisi ile tüm

hareketini sağlayabilecek küçük hacimli elektrikli kendi yürür bir yem karma ve

dağıtma makinesi geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, günümüzde yoğun

olarak beslemenin yapıldığı 500-600 kg canlı ağırlığa sahip 5 ila 8 başlı küçük

ölçekli süt sığırcılığı işletmeleri değerleri dikkate alınmıştır.

Yukarıda ki kriterlere uygun işletmelerde beslemesi yapılan ortalama olarak 500-

600 kg canlı ağırlığa sahip %3,5 yağ oranında günlük 25 kg süt verimi alınan süt

sığırlarına ait günlük farklı yem rasyonları belirlenmiş ve Çizelge 3.1’de

verilmiştir.

Çizelge 3.1. Süt sığırcılığı işletmelerindeki farklı yem rasyonları (Ergün, 2008)

Rasyon Silaj (%30

k. Mad.)

Kuru

ot/saman

Yonca Sığır süt yemi

(%18 HP 2500

ME kcal/kg)

Toplam yaş

ağırlık (kg)

1 20 4 3 6,5 33,5

2 20 2 4 6 32

3 20 2 3 7,5 32,5

4 18 3 2 6 31

5 17 4 4 5 30

14

Tablodaki değerler dikkate alınarak böyle bir işletmenin günlük yem ihtiyacı

hesap edilmiş ve tezin başlangıç noktası olarak belirlenmiştir.

Bilgisayar destekli tasarımı yapılan yem karma ve dağıtma makinesinin aktif

olarak kullanılan makinelerde dikkate alınarak 5 kısımdan oluşmasına karar

verilmiştir. Bunlar;

1. Yem Karma Ünitesi (Depo ve Helezon)

2. Ana Şasi

3. Güç Ünitesi (Redüktörlü Elektrik Motoru, Dönüştürücü, Akü)

4. Fırçasız DC Motorlar

5. Motor Sürücüsü

olarak tespit edilmiştir.

Çalışmada tüm organların 3 boyutlu ve 2 boyutlu olarak çizimleri bilgisayar

ortamında tasarım programı aracılığı ile çizilmiştir. Bilgisayar ortamında yapılacak

olan tasarım için AUTOCAD-SOLIDWORKS paket programlarının deneme

sürümü kullanılmıştır. Bu program yenilikçi, kullanımı kolay, bilgisayar için

hazırlanmış 3 boyutlu tasarım programıdır. Program her türlü makine, tesis, ürün

tasarımında kullanıcıya bilgisayar’ın kolaylıklarını kullanarak hızlı bir şekilde

çizim yapmasını sağlar ve parasolid prensibinde çalıştığı için kullanıcıya,

tasarımın her aşamasında müdahale şansı vererek, modelin boyutlarının,

ölçülerinin ve ayrıntılarının istenilen şekilde değiştirilmesi imkanı vardır,

saniyelerle ölçülebilecek zaman dilimlerinde teknik resim ve montajların

yapılmasını sağlar. Feature tree (tasarım ağacı) ile yapılan işlemlerin sıraları ve

yapıları değiştirilebilir. Üstelik yapılan değişiklikler sonucu varsa yapılmış olan

montaj ve teknik resim anında güncelleşir. Böylece kullanıcıya teknik resimde

veya montajda parçaya müdahale edebilme şansı doğar.

3.1.1. Yem Karma Ünitesi (Depo ve Helezon)

Yem karma depoları ihtiyaca göre çeşitli büyüklükte imal edilen hayvanların

ihtiyacı olan yemi diğer yem maddeleriyle homojen bir şekilde karışmasını

sağlayan ünitedir. Tüm bu sistemler ürünü karıştırırken, sindirimi kolaylaştırmak

için boyutları küçültürler. Helezonlarının konumuna göre ise: yatay, düşey ve eğik

eksenli olarak adlandırılırlar. Çekilir tip yem karma makineleri (Şekil 3.1)

15

hareketini traktörden almaktadır. Çeşitli büyüklüklerde imal edilmektedir(Anonim,

2011b).

Şekil 3.1. Çekilir tip yem karma makinesi

· Asılır tip yem karma makineleri (Şekil 3.2); traktör üç nokta askı

sistemine bağlanan makineler güç ihtiyacını traktörden veya elektrik

motorlarından sağlamaktadır. Çekilir tiplere oranla daha küçük

hacimdedir (Anonim, 2011b).

Şekil 3.2. Asılır tip yem karma makinesi

· Kendi yürür yem karma makineleri; Çeşitli hacimlerde imal edilen yem

karma makineleri yürüme ve karıştırma için gerekli güç ihtiyacını

üzerindeki termik motordan karşılamaktadır.

16

Şekil 3.3. Termik motorlu kendi yürür yem karma makinesi

Yem karma depoları sert plastik malzemeden ya da çeşitli kalınlıklarda sac

malzemeden yapılabilmektedir, ortasında üzerine bıçaklar bağlı helezonun

durumuna göre yatay ve ya dikey imal edilen ünitelerdir. Karma deposu yan

duvarlarında çeşitli ölçülerde boşaltma ağzı bulunmaktadır. Boşaltma ağzı

kapakları hidrolik veya el ile açılıp kapanabilmektedir (Anonim, 2011b).

3.1.2. Ana Şasi

Makinenin tüm parçalarını üzerinde toplayan ana iskelet yapısıdır. Şasilerin

dayanıklılığının yanı sıra hafif ve mümkünse az sayıda parçadan oluşması istenir.

Üzerine bağlanacak tüm parçaların kolaylıkla montajının yapılabileceği şekilde

tasarlanmalıdır. Şasinin ana görevi üzerine bağlanan tüm parçaları güvenli bir

şekilde bir arada tutmaktır. Şasi üzerine gelen yükleri uygun şekilde

dağıtabilmelidir (Anonim, 2007b).

17

Şekil 3.4. Şasi örneği

Çalışmada şasi St 37 malzemeden imal edilmesi düşünülmüştür. St-37

malzemenin teknik özelliği Çizelge 3.2’de, kimyasal özelliğide Çizelge 3.3’te

verilmiştir.

Çizelge 3.2. St 37 çelik malzemenin teknik özellikleri

Çekme Mukavemeti N/mm2 Akma Sınırı N/mm2 Kopma Uzaması %

340-470 235-435 26

Çizelge 3.3. St 37 çelik malzemeye ait kimyasal özellikler

C Si Mn P S N

0,19 - - 0,06 0,06 0,01

3.1.3. Güç Ünitesi

3.1.3.1. Redüktörlü elektrik motoru

Çalışmada aşağıdaki teknik özelliklere sahip bulunan redüktörlü motor

kullanılmıştır.

18

Şekil 3.5. Elektrik motorlu redüktör

3.1.3.2. Dönüştürücü

Frekans değiştirici anlamına gelen ve alternatif akımdan (AC), doğru akıma (DC),

doğru akımdan (DC), alternatif akım (AC) 3 faz biçimine dönüştürülebilen,

frekansı ve gerilimi ayarlanabilen bir cihazdır. Başka bir deyişle, 12, 24 veya

48V dc akü voltajını, 230V AC 50 hz voltaja çevirirler. Filtre devresinden

geçirerek şebekeden gelen gerilim dalgalanmaları, pik’ler v.s gibi bozucu elektrik

dalgalanmalarını temizleyip AC veya Servo Motorun hızını yüksek kalkış

momentiyle sıfırdan istenen değere, istenen sürede ayarlayabilen yüksek

teknolojili motor hız kontrol cihazlarıdır. Dönüştürücüler modifikasyonlu, yarım

veya tam sinüs olarak 3’e ayrılırlar (Çolak ve ark., 2012).

Şekil 3.6. Dönüştürücü örneği

19

3.1.3.3. Akü

Gel (Jel) aküler: İçerisinde jel - jöle kıvamında elektrolit bulunan akülerdir. Derindeşarja

(tam kapasite kullanımı) uygun ve uzun ömürlü akülerdir. Deep-cycle ya

da marin aküsü olarak da bilinir. Tam bakımsızdır. Akü bakım maliyetini yok

denecek kadar azdır. Bu tip özelliklerinden dolayı elektrikli araçlarda

kullanılmaktadır (Anonim, 2012).

Şekil 3.7. Jel akü

3.1.4. Fırçasız DC Motor

Fırçasız doğru akım motorları, iletken akımları ile rotora yerleştirilen sürekli

mıknatısların manyetik alanın etkileşimi sonucu indüklenen moment ile enerji

dönüşümünü gerçekleştiren elektrik makineleridir. Fırçalı doğru akım

motorlarında tek yönlü düzgün moment, rotor akımının kolektör değişimi ile

sağlanır. Fırçasız Dc motorlarda ise rotordaki mıknatısın her kutup değişiminde

statorlardaki iletkenlerin akım yönleri güç elektroniği anahtarları tarafından

değiştirilir. Böylece kolektör ve fırça düzeneği olmayan elektronik komutasyonlu

bir doğru akım makinesi elde edilmiş olur (Tanrıöven, 2012).

Fırçasız doğru akım motor tipi olan Fırçasız DC motorları elektrikli araçlarda

kullanılan yeni teknolojinin bir ürünüdür. Tekerlek motor olarak da adlandırılan bu

motorlarda tekerlek mili direk olarak motora bağlıdır. Güç iletimi sırasında

herhangi bir fiziksel aracı olmadığından bu motorlarda verim yüksektir. Bu tip

motorların kullanıldığı araçlarda diferansiyel görevini ise elektronik diferansiyel

ile tamamlamak mümkündür. Elektrikli araçlarda, aracın tahriki için gerekli olan

20

yüksek verimli ve güç yoğunluklu jant içi (FIRÇASIZ DC) sabit mıknatıslı fırçasız

doğru akım motoru, mekanik dişli grubuna gereksinim duymaması ve dış-rotor

konfigürasyonuna sahip olmasından dolayı 2 veya 4 tekerleğe kolayca

yerleştirilebilmektedir (Anonim, 2010b).

Avantajları:

1. Yapısal olarak 4 tekerin birden sürülmesi.

2. Maksimum torkun üretilebilir olmasından dolayı zorlu ve kaygan yol

koşullarında diğer elektrikli araçlara nazaran daha yüksek bir ilerleme

kabiliyetinin sunulması.

3. Rejeneratif frenlemenin en az tek elektrik motorlu araçlardaki gibi kolay

olması.

4. Dişli kutusu, diferansiyel, tahrik milleri ve akslar gibi güç iletim birimlerinin

bu sayede gereksiz hale gelmesi ve buna bağlı olarak genel kayıpların azalması ve

aracın daha ergonomik olması (Anonim, 2010).

5. Her tekerlekteki motor elektronik olarak kontrol edilmesi sayesinde ABS,

çekiş kontrolü ve stabilite kontrolü gibi modern kontrol yöntemleri daha basit ve

etken şekilde kullanılabilir.

Şekil 3.8. Fırçasız DC motorlar

21

3.1.5. Motor Sürücüsü

Fırçasız DC motorlarda kullanılan kontrol yöntemleri ile motorun akımı, torku

(dönme momenti), rotor konumu ve hızı gibi parametreleri kontrol edilir.

Günümüze değin birçok kontrol yöntemi kullanıla gelmiştir. Doğru akım

motorlarının hassas olarak hız kontrollerinin yapılabilmesi için, bugüne değin

yapay sinir ağları, bulanık mantık, dalgacık tekniği, genetik algoritma olarak adı

geçen pek çok yöntem sayılabilir. Ayrıca, adı sayılan bu yöntemlerle birlikte ya da

tek başına PID kontrolü de kullanıla gelmiştir (Bayraktar, 2014).

Çalışma Prensibi

Fırçalı bir DC motoru çalıştırmak için motorun her 2 ucuna gerilim uygulanır.

Motor, uygulanan gerilimle doğru orantılı bir hızda dönmeye başlar. + ile -

uçların yerleri değiştirilirse, motor bu sefer ters yöne döner. DC Motorlar, çoğu

devre elemanına göre çok daha fazla akım çeker. Bu nedenle, direkt mikro

denetleyici uçlarına bağlanarak çalıştırılamazlar. Kullanılacağı sistemde tek yöne

dönecekse mosfet ya da röle ile her iki yöne de dönecekse motor kontrol entegresi

ile sürülürler. Birçok uygulamada DC motorların her iki yöne de dönmesi istenir.

Motor kontrolü, DC motor ile mikro denetleyici arasına yerleştirilen motor sürücü

entegresi ve devresi ile sağlanır.

Şekil 3.9. Motor sürücüsünün şematik gösterimi

22

Bu 3 temel bağlantı ile kontrol entegresinin çalışması için ve motora iletmek için

gerekli güç sağlanmış olur. Geriye motoru kontrol etmek için kullanacağımız 3

bağlantı kalır: "A", "B" ve "En" yada "PWM". "A" ve "B" bağlantıları, mikro

denetleyicinin herhangi bir I/O pinine bağlanır. Motorun hızı da kontrol edilmek

isteniyorsa, "En / PWM" bağlantısı mikro denetleyicinin PWM girişine bağlanır.

Hız kontrolü gerekli değilse, "En / PWM" herhangi bir I/O portuna bağlanabilir.

Giriş verilen komutlara göre motorun tepkisi Çizelgesi 3.4’te verilmiştir.

Çizelge 3.4. Motor tepki pinleri

A B EN/PWM Tepki

0 0 1/0 Serbest

1 0 1 A Yönüne Dönüş

0 1 1 B Yönüne Dönüş

1 1 1/0 Sert Duruş(Fren)

Özetle, "A" ve "B" girişleri motorun hangi yöne döneceğini ve duruş modunu

belirler. "En / PWM" ise dönüş hızını kontrol eder. Örneğin, motorun A yönüne

dönmesi için kontrol entegresinin "A" ve "En / PWM" girişine 5V elektrik

uygulanması gerekir (Altan, 2013).

Şekil 3.10. Motor sürücüsü

23

3.2 YÖNTEM

Çizelge 3.1’deki değerler incelendiğinde 8 başlı bir süt sığırcılığı işletmesinin

günlük olarak yaklaşık 260 kg (yaş ağırlık), öğün başına ise (günde 2 kez

yemlendiği varsayıldığında) 130 kg karma yeme ihtiyacı olduğu görülmektedir.

Bu ölçekte işletmelerin insan iş gücü ve zaman kaybını azaltarak kaliteli doğru

oranda karışım yapabilen, ihtiyaca uygun kendi yürür elektrikli yem karma ve

dağıtma makinesinin tasarımına yukarıda tespit edilen yem miktarları göz önüne

alınarak ilk olarak yem karma ünitesinin hacminin hesaplanmasıyla başlanmış ve

diğer kısımlar sırayla tasarıma dahil edilmiştir.

Makine kısımlarına ait hesaplama ve tasarım kriterleri ve formül setleri aşağıdaki

gibi belirlenmiştir.

Depo ve Helezon: Çizelge 3.1’de verilen ortalama toplam yaş ağırlık değerleri ve

yoğunluklar dikkate alınarak aşağıdaki formül yardımıyla yem karma makinesinin

depo ve karma ünitesi hacmi bu tasarım için eşitlik [ 3.1] hesaplanmıştır

(Mihcakan ve ark., 2007).

T = M.r [ 3.1]

T: Depo ve karma ünitesi hacmi (m3)

M: Bir öğünde verilecek toplam yem yaş ağırlığı (kg)

ρ: Yemin özgül kütlesi (m3/kg)

Yem karma ünitesinin tabanı daire şeklinde olup 4 mm sacdan, alttan üste doğru

eliptik şekilde uzamakta olan depo duvarları ise 2 mm sactan oval şekilde 2 parça

halinde kıvrılarak tasarlanmıştır. 2 parça alın alına birleştirilerek taban demiri

üzerine yerleştirilmiştir. Depo yemin en iyi şekilde kıyılarak karışmasına olanak

verecek şekilde tasarlanmıştır.

Karma Ünitesinin yan duvarlarında bir boşaltma kapağı bulunacaktır ve eğik

şekilde yerleştirilecektir ayrıca kapak üzerinde bulunan bir tutamak ile elle açılıp

kapanacaktır.

Yine karma ünitesinin yan duvarında bir boşaltma kapağı bulunacak, kapak yan

duvara paralel çalışacak şekilde ayarlanmıştır. Kapak, üzerine yerleştirilen bir kol

24

yardımı ile elle açılıp kapanacaktır. Kapak depo yüzeyine paralel bir şekilde

kayma yöntemiyle açılıp kapanacaktır.

Helezon: Yem karma deponun tam merkezinde çalışan helezon üzerindeki

bıçaklar ile uygun büyüklükte kıyma, tabanı tam örten kanat yapısı ile de ünite

içinde yemin kalmasına engel olacak şekilde tasarlanmıştır

Tabanı geniş olan yem karma makinesinin dip kısmında boşaltma esnasında yem

kalmaması ve alt kısımlardaki materyallerinde parçalanması için L şeklinde bıçak

tasarlanarak helezonun dibini süpüren kısmına eklenmiştir.

Ana ġasi: Tasarımın ana çatısını oluşturan şasi uygun kutu profilden

tasarlanmıştır. Şasi üzerine önde iki ve arkada tek adet olmak üzere üç adet

tekerlek bağlanmaktadır. Şasinin ön kısmında yem karma deposu ortada operatör

durma yeri ve arka kısımda akü yer almaktadır.

Çalışmada; sonlu elemanlar yöntemine göre çözümlemeler yapan paket programı

kullanılarak, şasiye etkiyen statik yayılı yük altında yapısal analiz

gerçekleştirilmiştir.

Şasinin üzerine gelen toplam kuvvet, 6000 N’luk düşey yayılı yük uygulanarak

yapısal analiz gerçekleştirilmiştir. Analiz sonucunda; en yüksek gerilmenin ve

deformasyonun oluştuğu kritik bölgeler belirlenmiştir.

Katı modeli oluşturulan yapıya; daha sonra sonlu elemanlar uygulanmıştır. Sonlu

eleman tipi olarak yapısal analizlerde tercih edilen Solidworks Simulation katı

mesh eleman tipi seçilmiştir. Mesh detayları çizelge 3.5'teki gibidir.

Çizelge 3.5. Mesh ağ detayları

Toplam Hücreler 18235

Toplam Elemanlar 9538

Maksimum En-Boy Oranı 25.429

En-Boy oranı < 3 olan elemanlarin % 87.6

En-Boy oranı > 10 olan elemanlarin % 0.189

25

Gerçekleştirilen stres analizi (Von mises) sonucunda maksimum 391 MPa Düğüm:

16697 sonuçları elde edilmiştir.

Gerilim analizi (ESTRN) 0.0421607 Eleman: 9133 değerleriyle

gerçekleştirilmiştir.

Yer Değiştirmesi(URES) analizi maksimum 20.255 mm Düğüm: 2926 değerlerine

ulaşılmıştır.

Redüktörlü elektrik motoru: Elektrikli yem karma makinesinin redüktörü bir

elektrik motoruyla tahrik edilecektir. Yüksek devirli elektrik motorunun devri

düşürülüp dönme momenti yükseltilerek karma için gerekli güç ihtiyacı elde

edilmektedir. Bu tip tasarım elektrik motoru ve redüktör olarak iki aşamadan

oluşmaktadır. Bu tasarıma ait özellikler aşağıda verilmiştir.

Elektrik motoru: Yem karma deponun ortasında bulunan helezonun tahriki için

redüktörle birlikte çalışabilecek yapıda piyasada birçok firmanın ürettiği 2 kutuplu

220 V elektrik motoru seçilmiştir. Elektrik motoru dönüştürücü yardımıyla aküden

aldığı elektrikle 1420 d/d dönü hareketini redüktöre iletmektedir. Çizelge 3.6’te

verilen elektrik motoruna ait katalog değerleri kullanılarak saatlik güç tüketimi

hesaplanmış ve redüktörle birlikle akuple halde elektrik motorunun üç boyutlu

resmi çizilmiştir.

Çizelge 3.6. Elektrik motorunun özellikleri

Güç(kw) 3

Akım(v) 220

Amper(A) 12,23

Devir(n) 1420

Cos ϕ 0,80

Verim(η) 0,813

Moment(kgm) 2,050

Elektrik motorunun şebekeden çektiği güç eşitlik [3.2] ile hesaplanmıştır

(Anonim, 2010).

P = 3xUxIx Cos F/1000 [3.2]

26

P: Güç (kW)

I: Akım (A)

U: Gerilim (V)

Cos ϕ: Güç faktörü

η: Verim

Redüktör: Ana parçalar olarak giriş mili, ayna-mahruti, planet dişliler, çember

dişli ve çıkış milinden oluşan 27,807 tahvil oranına sahip dikey tip olarak

adlandırılan redüktör tasarlamıştır. Ayrıca traktör ile çalışması gerekebileceği

düşünülerek redüktörün çalıştırılabilmesi için kuyruk mili girişi de eklenmiştir.

Çizelge 3.7. Redüktörün teknik özellikleri

Giriş

Gücü(Kw)

Giriş Mil

Devri(d/d)

Çıkış Mil

Devri(d/d)

Kademe

Sayısı

1.Kademe

Dişli Tipi

2. Kad.

Dişli Tipi

3 kW 1420 52,07 2

Ayna-

Mahruti

Planet

dişli

Dönüştürücü: Yem karma ve dağıtma süresince çalışacak olan elektrik motorlu

redüktör için; aküden gelen DC akımı AC akıma çevirecek bir dönüştürücüyee

ihtiyaç vardır. Piyasada çok sayıda ve çeşitte bulunan dönüştürücü; tasarım için

istenilen özellikte olanı seçilerek, katalog özelliklerine göre çizilmiştir.

Dönüştürücü kapasite eşitlik [3.3] ile hesaplanabilir (Çolak ve ark., 2012).

S = P/m [3.3]

S: Gerekli dönüştürücü kapasitesi

P: Güç miktarı

μ: Dönüştürücünün Verimi

Piyasada bulunan tam sinüs dönüştürücülerin verimi %83-89 arasında olduğu

tespit edilmiştir.

27

Akü: Tasarımda elektrik gücünün sağlanması için bir güç kaynağına ihtiyaç

vardır. Bu güç kaynağı için şarj kabiliyeti yüksek verimli ve ucuz olan jel aküler

seçilmiştir. Jel aküler hafif ve deşarj derinliği bakımından birçok tasarımda tercih

edilmektedir. Gerekli akü kapasitesi formül [3.4] ile hesaplanabilmektedir (Gören,

2011).

Akü kapasite hesabı;

Ak = h.z.tb.k [3.4]

Ak: Akü kapasite Hesabı

h: Enerjinin aküden çekileceği saat

z: Deşarj derinliği

tb: Batarya sıcaklık katsayısı

k: Saatlik batarya kapasitesi ihtiyacı (Ah/h)

Jel akü, üretici firma değerleri doğrultusunda seçilerek üç boyutlu çizilmiştir.

Fırçasız DC Motor: Tasarımda kullanılacak Fırçasız DC motorun seçimi için

Çizelge 3,7’deki değerlere göre hesaplanıp seçilmiştir. Güç ihtiyacı hesaplandıktan

sonra bu tip motor üretim yapan firmaların değerlerine göre DC motor seçilmiştir.

Tasarımın istenilen teknik özellikleri ve çizimleri aşağıdaki gibi verilmiştir.

Tasarlanan yem karma makinesi çiftlik içi yemleme işi için kullanılacağından

maksimum 10 km/h hıza ulaşacaktır. Yapılan hesaplamalar sonucu aracın boş

ağırlığı yaklaşık 375 kg olmaktadır. Bu boş ağırlığa operatör ve depoya konulacak

yem de dahil edildiğinde ağırlığın 600 kg’a kadar yükseleceği dikkate alınarak tüm

hesaplamalar ve yürüme gücü hesabı yapılmıştır. Makinenin fonksiyonlarını tam

olarak yerine getirebilmesi için yürüme gücü hesabı aşağıdaki formüllere göre

yapılmıştır;

Fırçasız DC motor gerekli güç hesabı:

Tekerlek Sürtünmesi;

28

F = m.g.cos(a).Rr [3.5]

Gerekli Kuvvet;

F = m.g.sin(a) [3.6]

Bu kuvveti yenmek için gerekli olan güç (Kw) ;

P = F.v /1000 [3.7]

Gerekli olan güç değeri sistem verimine göre düzenlendiğinde ve formüller

[3.5],[3.6] ve [3.7] birleştirildiğinde ise gerekli olan net güç miktarı formülü

aşağıdaki gibidir (Anonim, 2010b);

2 F m.g.(sin ) m.g.(cos ).R V r = a + a + [3.8]

m: Kütle(kg)

a: Eğim açısı (0)

Rr: Dönme sürtünme katsayısı

v: Hız (m/s)

g: Yer çekimi ivmesi (m/s2 )

E= P/e

E= Net Güç (kW)

P= Güç (kW)

e= Verim (η)

29

Çizelge 3.8. Hareket için gerekli parametreler

Toplam Kütle(m) 700 kg

Yer çekimi(g) 9,81 m/s2

Eğim Açısı (a) 5

Dönme Sürtünme Katsayısı(Rr) 0,015

Hız(v) 10 km/h

Sistemin Toplam Verimi(e) 0,9

Çizelge 3.9. Seçimi yapılan Fırçasız DC motorun teknik özellikleri

Gerilim 48 V

Akım 75 A

Verim 0,96

Maksimum Hız 40 km/h

Güç 1,5 kW

Motor Çapı 11 '' inç

Ağırlık 12 Kg

Tasarımda kullanılan diğer parçalar: Tasarımın dümenleme işini makinenin

arka tarafında bulunan tek tekerlek gerçekleştirmektedir. Direksiyon ile gelen

dönme hareketi alt kısımda bulunan kremayer dişli olan direksiyon kutusuna

iletmektedir, dişli grubuyla ileri geri hareket eden piston tek tekerleğe bağlı olan

rot başını hareket ettirerek 17 derecelik bir açıyla dümenleme işlemini

gerçekleştirmektedir.

Tasarımın arka tekerleğinin ortasında çalışan ve arka tekerleği tutan porye 4

bijonlu olarak üç boyutlu çizilerek modellenip tasarıma eklenmiştir.

30

4. BULGULAR

Depo ve Helezon

Yapılan tasarım sonucunda birçok hesaplama, iki boyutlu ve üç boyutlu çizimler

gerçekleştirilmiştir. Hedef kitle olan küçük ölçekli işletmeler için ekonomik olacak

en iyi tasarım gerçekleştirilmeye çalışıldı. Küçük ölçekteki işletmelerin ihtiyacı

olan günlük yem miktarı belirlendi ve bu ihtiyaca göre yem karma ve dağıtma

makinesinin depo kapasitesi eşitlik [3.1] ile 1,3 m3 olarak hesaplanmıştır.

Tasarlanan deponun hacmi Solidworks programının hacim ölçme yöntemiyle de

doğrulanmıştır.

Çizelge 3.1’deki değerler dikkate alınarak işletmeler için 1,3 m³ kapasiteye ihtiyaç

olduğu tespit edildi. 1,3 m³ hacme sahip depo ve 365x560 mm ölçülerinde

boşaltma ağzı kapağı, deponun ortasında saat yönünde dönerek çalışan 455 mm

yüksekliğe ve 847.21mm genişliğe sahip helezon resimleri üç boyutlu ve iki

boyutlu olarak tasarıma dahil edilmiştir. (Şekiller 4.1, 4.3, 4.4, 4.5,).

Şekil 4.1. Yem karma deponun iki boylu çizimi (Ön görünüş)

31

Şekil 4.2. Yem karma deponun üç boyutlu çizimi

Boşaltma ağzı kapağı 3mm saçtan, yem karma deposu yan duvarına eğik bir

biçimde açılmış ve üzerinde bulunan bir tutamak yardımıyla elle açılıp

kapanabilecektir. Boşaltma aralığı üzerinde bulunan bağlantı delikleri vasıtasıyla

ayarlanabilecektir (Şekil 4.2).

Şekil 4.3. Yem karma deposu boşaltma ağzı kapağı

32

Karma ünitesi ortasında dönerek karıştırıcı görevini yapan dikey durumda; 5mm et

kalınlığına sahip sac boru etrafına, 4 mm kalınlıktaki sactan kıvrılarak

oluşturulmuş kanatlar üzerine 5 adet kesici bıçak cıvatalar yardımıyla bağlanarak

oluşturulan helezon saat ibresi yönünde dönerek karıştırma, kesme ve boşaltma

işini gerçekleştirecektir. Depo içerisindeki helezonun kanatlarına vida yardımıyla

bağlanan düz bıçak keskin uçları sayesinde saman, yonca vb. maddelerin istenilen

boyutlara getirilmesini sağlayacaktır.

Şekil 4.4. Helezonun iki boyutlu resmi

Şekil 4.5. Helezonun üç boyutlu resmi

33

Ana Şasi

Elektrikli kendi yürür yem karma ve dağıtma makinesinin ana kısmını oluşturan

şasinin tasarımı yapılmıştır. Şasi St-37 malzemeden 40x80x4 kutu profil

kullanılarak tasarlanmıştır. Şasinin maksimum uzunluğu 2279,42 boyunda 660,2

mm’dir. (Şekil 4.8).

Şekil 4.6. Şasinin iki boyutlu çizimi

Şekil 4.7. Şasinin üç boyutlu resmi

34

Şasi tasarımı bitirildikten sonra sonlu elemanlara ayırma yöntemi kullanılarak

statik, yorulma ve yer değiştirme analizlerine tabi tutuldu. Şasi ön ve arka

tekerleklerden sabitlenerek üzerine 7000 N'luk bir yük etki ettirilmiştir.

Şekil 4.8. Şasinin sonlu elemanlara ayrılmış hali

Analizler sonucunda en fazla yorulma ve yer değiştirmenin tekerlek bağlantı

noktalarında olduğu tespit edilmiştir. Ancak bu değerlerin mukavemet sınırları

içinde olduğu görülmüştür (Şekil 4.10, 4.11 ve 4.12).

Şekil 4.9. Şasinin stres Analizi

35

Şekil 4.10. Şasinin gerilim analizi

Şekil 4.11. Şasinin yer değiştirme analizi

Yapılan çalışmada statik ve dinamik yüklemelere dayanıklı, sonsuz yorulma

ömürlü bir şasi elde edilmeye çalışılmıştır. Geometrik tasarımı için Solidworks

statik analizler için Solidworks Simulation uygulaması kullanılmıştır. Statik analiz

sonucunda en iyi değerleri veren şasi dizaynı (40x80x4 mm) üzerinden yapılan

dinamik analizler sonucunda yapıda oluşan gerilme değerlerinin malzeme akma

sınırı altında kaldığı görülmüştür. Tasarım sonucu elde edilen tüm değerler ve

36

ölçüler doğrultusunda bir imalat gerçekleştirildiğinde güvenli bir şasi elde

edileceği görülmektedir. Seçilen şasinin analizler neticesinde uygun çıkmasına

rağmen, malzeme içerisinde meydana gelen mikro çatlakların ve özellikle kaynaklı

imalat aşamasında, kaynak bölgesinde oluşan mikro çatlakların şasinin mukavemet

değerlerini düşüreceği göz ardı edilmemelidir.

Elektrik Motorlu Redüktör

Yem karma ve dağıtma deposu için elektrik motorlu redüktör tasarlandı. Bu

redüktör için üç kilowatt elektrik motoru ve yatay gelen dönme kuvvetini 90

derece değiştiren dikey tip olarak adlandırılan redüktör eklendi.

Elektrik motorunun şebekeden çektiği güç formül [3.2] ile hesaplanarak 3,728 kW

olarak bulunmuştur.

Şekil 4.12 Elektrik motorlu redüktörün iki boyutlu kesit resmi

37

Şekil 4.13. Elektrik motorlu redüktörü oluşturan parçalar

Şekil 4.14. Elektrik motoru ve redüktörün montajlı hali (render)

Dişli grubundan oluşan redüktör elektrik motorunun 1420 min-1 olan devrini 52,07

min-1 'ya indirerek momentini yükselttiği hesaplamalar sonucunda görülmektedir.

Elektrik motorlu redüktör tüm parçalarıyla birlikte çizilerek şekil 4.14’te

verilmiştir.

38

Fırçasız DC Motor

Tasarımda yürüme hareketinin gerçekleştirilmesi için gerekli güç hesabı formül

[3.8] ve çizelge 3,8’deki değerler kullanılarak hesaplama gerçekleştirilmiş ve 2,17

kW güce ihtiyaç olduğu tespit edilmiştir.

Formül [3.8] sonucunda elde edilen değere göre rezerv güçte dikkate alınarak iki

adet 1,5 kW gücünde fırçasız (DC) motorun tüm ihtiyacı karşılayabileceği

belirlenmiştir.

Şekil 4.15. Fırçasız DC motorun üç boyutlu resmi

Şekil 4.16. Fırçasız DC motorun montaj resmi

39

Motorların üç boyutlu tasarımları gerçekleştirilerek ön teker jantları içine

yerleştirilmiştir.

Şekil 4.17. Fırçasız DC motorun jant içerisine yerleştirilmiş hali

Dönüştürücü

Hesaplamalar sonucunda piyasada bulunan 48V 3500 W dönüştürücü seçilip üç

boyutlu olarak çizilmiştir. 3500 W’lık tam sinüs bir dönüştürücünün ihtiyacı

karşılayabilecektir.

Akü

Tasarımda elektrik ihtiyacının karşılanabilmesi için akü eklenmiştir. Kullanılan

elektrik motorlar için akü kapasitesi formül [3.4] ile aşağıdaki gibi hesaplanmıştır;

Hesaplamalar sonucunda fırçasız DC motorların akım gücü ihtiyacı içinde uygun

olan 48 V 125 Ah kapasitesinde bir akünün yeterli olacağı öngörülmüştür. Akü tipi

olarak ucuz, hafif ve deşarj kapasitesi uygun olan jel akü seçilmiştir ve tasarıma

eklenmiştir.

Tasarımında arka tekerlekten gerçekleşen dümenleme için bir direksiyon kutusu

tasarlanmıştır. Dönme hareketini dişliler vasıtasıyla ileri-geri harekete çevirerek

tekerleğin 17 derecelik bir açıyla dümenlemesini sağlamaktadır.

40

Şekil 4.18. Direksiyon kutusu

Şekil 4.19. Direksiyon sistemi

Tasarım sonucunda tüm parçalar birleştirilerek Şekil 4.20 ve Şekil 4.21 ' teki gibi

bir tasarım elde edilmiştir. Genel ölçülere bakıldığında makinenin en yüksek yeri

1757 mm ve en geniş yeri ise 1631 mm'dir.

41

Şekil 4.20. Tasarımın tüm parçalarının montajlanmış hali

Şekil 4.21. Tasarımın izometrik görünüşü

42

Şekil 4.22. Tasarımın yandan görünüşü

Şekil 4.23. Küçük kapasiteli elektrikli yem karma ve dağıtma makinesi

43

5. SONUÇ

Bu modelleme ile elektrikli kendi yürür yem karma makinesi imalatı için gerekli;

üç boyutlu ve iki boyutlu teknik resimler elde edildi. Gerçekleştirilen analizler ve

hesaplamalar yapılarak bir tasarım ortaya konuldu. Bu tasarım neticesinde küçük

kapasiteli işletmeler için elektrikli kendi yürür yem karma ve dağıtma makinesi

imalatı için gerekli tüm veriler elde edildi. Yapılan şasi analizleri neticesinde

tasarımı ayakta tutabilecek sonsuz yorulma ömürlü bir şasi elde edildi. Ayrıca

makinenin hareket edebilmesi için kullanılan Fırçasız DC motorlar termik

motorlara göre daha az enerji tüketecek ve sıfır emisyon salgılayan çevre dostu bir

tasarım gerçekleştirildi. Günümüzdeki fazla enerji gereksinimine paralel olarak

petrol tüketiminin artması petrol ve türevlerinin yenilenemez olması gelecek için

alternatif yakıt olarak değerlendirilen elektrik enerjisinin önlenemez yükselişini

göz önüne sermektedir. Dünyadaki bu elektrik enerjisinin kullanımının artması ve

tarım makineleri sektörüne adapte edilebilesi açısından bu tasarım önem arz

etmektedir. Tarım makinelerinde elektrik enerjisi ve teknolojisi kullanımının

yaygınlaştırılmasına katkıda bulunması ve termik motorların yerini alarak ülkenin

petrol bakımından dışa bağımlılığını azaltacak yönde bir modelleme olduğu

açıktır.

Tasarım sonucunda gerekli değerlerin elde edilmesi ile büyük kapasiteli termik

motorlu yem karma ve dağıtma makineleri ile traktörle çekilir yem karma ve

dağıtma makineleri yerine kullanılabilecek çevre ve hayvan sağlığı açısından

güvenli, egzoz ve gazı salgılamayan, yakıt olarak daha ucuz olan elektrik

enerjisinin kullanımının önünün açılması hedeflenmektedir. Ülkemizde hayvan

yetiştiriciliğinin büyük bir çoğunluğunu oluşturan küçük kapasiteli işletmelerin

ihtiyaçlarını karşılayabilecek bir makine tasarımı gerçekleştirilmiştir.

Ayrıca yem karma ve dağıtma işi için insan iş gücü sayısın azaltılması ve yemleme

maliyetlerinin en aza indirilerek çiftliklerin modernleştirilmesine yardımcı olacağı

düşünülmektedir.

__