Toprak işleme alet ve makinalarının tasarımında ve optimizasyonunda bilinmesi gereken en önemli dinamik parametre çeki kuvvetidir. Günümüzde toprak işleme alet ve makinalarında çeki kuvveti değişik yöntemlerle belirlenebilmektedir. Bunlar deneysel, analitik ve nümerik yöntemlerdir. Nümerik yöntemler içinde özellikle sonlu elemanlar yöntemi toprak işleme alet ve makinalarının tasarımında ve çeki kuvveti tahminlerinde yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Toprak makine ilişkisinde sonlu elemanlar yönteminin kullanılması yeni ekipmanların ve makinaların tasarım, optimizasyon ve değerlendirilmesinde büyük kolaylıklar ve ekonomiklik sağlamıştır. Toprak makine ilişkisini tanımlamada kullanılan önemli yazılımlardan biri ANSYS dir. ANSYS Sonlu elemanlar yöntemini kullanarak toprak-makine ilişkisini analiz edebilen güçlü bir nümerik yazılım programı olması ve gerçek toprak parametrelerinin ve sınır şartlarının simülasyona girilmesiyle gerçeğe çok yakın sonuçlar vermesi nedeniyle bu çalışmada kullanılmıştır. Çalışmada, kültivatörler için kullanılabilecek farklı ağız yapılarına sahip (düz, sivri ve çatal şekilli) uç demirleri kullanılmıştır. Bu uç demirlerinin farklı çalışma hızlardaki (1.5 m s-1, 2.5 m s-1 ve 3.5 m s-1) çeki kuvveti değerleri belirlenmiştir. ANSYS içerisinde gömülü toprak modelleri mevcut olup bu modeller içerisinden Drucker and Prager modeli kullanılarak uç demirleri ile elde edilen çeki kuvveti değerleri belirlenmiştir. Bu model toprak makine ilişkisini temsil eden en iyi model olarak belirtilmektedir. İlerleme hızının artması ile çeki kuvvetinin arttığı belirlenmiştir. Ancak çatal uç demirinin diğer uç demirlerine göre hız artışından daha az etkilendiği belirlenmiştir. Bu durum bu uç demirini diğerlerinden daha önemli bir konuma getirmiştir. En yüksek çeki kuvveti 3.5 m s-1 ilerleme hızında düz uç demiri ile 1.64 kN olarak bulunmuştur. En düşük çeki kuvveti ise 1.5 m s-1ilerleme hızında çatal uç demiri ile 0.39 kN olarak bulunmuştur.

Toprak işleme aletlerinin analizinde ve tasarımında üzerinde durulan parametrelerden biri çeki kuvvetinin azaltılmasıdır. Çizel gibi büyük çeki kuvveti gerektiren toprak işleme aletlerinde bu daha önemlidir. Bu çalışma ile kanatlı çizelin kanat ağız yapısındaki değişik formların (K1, K2, K3 ve K4) özgül çeki kuvvetine olan etkileri incelenmiştir. K1 kanat yapısı düz bir ağza sahip olup geleneksel kullanılan kanat yapısına benzemektedir. K2, K3 ve K4 kanat ağızları ise farklı açılara sahip diş formundadır. Çalışmalar toprak kanalında yürütülmüştür. Bu kanatlar üç farklı ilerleme hızında (0.12 m s-1, 0.20 m s-1 ve 0.28 m s-1) ve üç farklı iş derinliğinde (10 cm, 15 cm ve 20 cm) denenmiştir. Kanat formunun özgül çeki kuvveti üzerine etkileri istatistiksel olarak önemli bulunmuştur. En yüksek özgül çeki kuvvetinin düz ağızlı kanatta (K1) meydana geldiği (1.25 N cm-2) ve en düşük özgül çeki kuvvetinin (1.03 N cm-2) dar açılı dişlere sahip kanatta (K4) meydana geldiği görülmüştür. İlerleme hızının ve iş derinliğinin artması özgül çeki kuvvetini önemli derecede artırmıştır.

Seven hydraulic nozzle types (standard-ST; hollow cone-KH; multirange-LU; standard with narrow angle-STD; antidrift-AD; air-induction-IDK; twinjet air-induction-IDKT) were compared in terms of spray transfer and drop penetration. Spray treatments were carried out at a constant application volume of 90 L ha-1 with a linear-motion simulator. WSP’s were placed onto metal poles and into artificial plant at both horizontal and vertical planes. Two different operating pressures (250 and 500 kPa) and the nozzle position angles (0º and 45º) were used in the experiments. Spray transfer levels at vertical plane were quite lower than the spray transfer levels at horizontal plane. The greatest spray coverage was achieved with LU and ST nozzles producing fine droplets. The greatest drop penetration at vertical plane was obtained from IDK nozzle. Only 25% of the drops transferred to the open target reached the stem and root collar region of the plant canopy. With increasing operating pressures, spray coverage increased by 1,17 times at horizontal plane and 1,50 times at vertical plane. With increasing nozzle position angles, spray coverage at vertical plane increased by 40%. The greatest coverage was achieved on front surface of the vertical target and drops reaching to side and rear surfaces were quite low.