[논문]트랙터 운전석의 진동 감쇠 성능 평가

신창섭; 김경욱

doi:10.5307/jbe.2011.36.1.1

트랙터 운전석의 진동 감쇠 성능 평가
Evaluation of Vibration Reduction Performance of Operator Seat for Agricultural Tractors 원문보기

바이오시스템공학 = Journal of biosystems engineering, v.36 no.1, 2011년, pp.1 - 8

신창섭 (Seoul National University) , 김경욱 (Department of Biosystems and Biomaterial Science and Engineering, and Institute for Agricultural and Life Sciences, Seoul National University)

Abstract ▼ AI-Helper

Six models of operator seat supplied to local tractor manufacturers were tested in the laboratory in accordance with ISO 5007 and 78/764/EEC. No models out of the six met the allowable damping and transmissibility performance criteria of both ISO 5007 and 78/764/EEC. From the ISO criterion standpoint, one model failed in damping performance and 4 models in isolation performance. From the 78/764/EEC criterion standpoint, 4 models failed in damping performance and 4 models in isolation performance. However none of them failed in all of the criteria, either. Each model met the one acceptance criterion but failed in another. This indicated that operator seat must be improved to meet the current ISO 5007 or 78/764/EEC and the exposure limit value that will be enforced in EU tractor market from 2014 by EU Directive 2002/44 EC.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 진동 노출 한계에 대한 국제 규범에 대응하기 위하여, 국산 트랙터에서 채택하고 있는 운전석 의자의 성능을 평가하기 위하여 수행되었다.

제안 방법

78/764/EEC에 따라 질량이 각각 40 kg와 80 kg인 중량추를 좌석의 중앙에 고정한 다음 중량추의 중앙과 좌석 아래의 플랫폼에 각각 가속도계를 고정하고, 처음에는 주파수를 0.2 Hz에서 2.0 Hz까지 다음에는 2.0 Hz에서 0.2 Hz까지 0.05 Hz씩 변화시키며 진폭이 20 mm인 정현파로써 플랫폼을 가진하였다. 각 주파수에서 2개의 가속도계로부터 출력된 신호를 주파수 분석기에 입력하여 3분의 1 옥타브 법에 의한 중심 주파수별 가속도값을 구한다.
ISO 5007과 78/764/EEC의 좌석 진동 시험 방법 및 허용 기준에 따라, 국산 트랙터에 부착되고 있는 6개 모델의 운전석 의자를 평가하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
ISO 5008에서는 좌석 현가 장치에 대한 허용 기준을 제시하지 않았으나 ISO 5007의 기준을 적용할 수 있다. ISO 5008의 특징은 트랙터의 승차 진동수준을 평가하기 위한 시험 주행로를 표준화한 것으로서 주행 속도가 4, 5, 7 km/h일 때 사용하는 거친 시험로(rougher track)와 10, 12, 14 km/h일 때 사용하는 순탄한 시험로 (smoother track) 2개의 시험로를 표준화하였다.
본 연구에서 시험한 트랙터 운전석은 국산 트랙터에서 채택하고 있는 6개 모델로서 주요 치수와 특징은 표 4에서와 같다. 각 모델의 현가 장치는 외부에서는 관찰할 수 없도록 포장되어 있으며, 분해할 경우, 진동 감쇠 성능에 영향을 미칠 것으로 판단하여 포장된 상태로 시험하였다.
시험 의자를 진동 플랫폼에 고정하고, 좌석 위에는 인체 진동 측정기를, 좌석 바로 아래 진동 플랫폼에는 가속도계를 설치하여 좌석의 입력 진동과 좌석에서 출력되는 진동을 측정하여 분석할 수 있도록 계측 및 분석 시스템을 구성하였다. 계측 및 분석에 사용된 장비는 표 5에서와 같다.
사람 대신 중량추를 사용할 경우에는 각각 질량이 60 kg와 95 kg인 중량추를 좌석의 중앙에 고정하였다. 좌석과 플랫폼에 설치된 가속도계의 출력을 주파수 분석기로 분석하여 좌석과 플랫폼의 주파수 보정 rms 가속도를 구한 후 다음 식 (4)와 같이 좌석 유효 크기 전달비(seat effective amplitude transmissibility) 계수 F_SEAT를 구하였다.
진동 감쇠 시험은 78/764/EEC에 따라 질량이 각각 61 kg와 96 kg인 사람을 좌석의 중앙에 앉게 한 다음 28초 동안 Class I 트랙터에 해당하는 입력 진동으로 플랫폼을 가진하였으며, 이 시험을 각 의자에 대하여 3회 실시하였다. 사람 대신 중량추를 사용할 경우에는 각각 질량이 60 kg와 95 kg인 중량추를 좌석의 중앙에 고정하였다.
현가 장치의 고유 주파수를 결정하기 위하여, ISO 5007에 따라 좌석의 중앙에 중량이 75 kg인 중량추를 고정한 후 최소 가진 주파수를 예상 고유 주파수의 0.5배, 최대 가진 주파수를 예상 고유 주파수의 2배로 하여 처음에는 최소 가진 주파수에서부터 최대 가진 주파수까지 다음에는 최대 가진 주파수에서 최소 가진 주파수까지 주파수를 0.05 Hz씩 증감시키며 진폭이 20 mm인 정현파로써 플랫폼을 가진하였다. 각 주파수에서 식 (2)에서와 같이 진동비를 구하고, 진동비가 가장 큰 주파수를 고유 주파수로 결정하였다.

대상 데이터

본 연구에서 시험한 트랙터 운전석은 국산 트랙터에서 채택하고 있는 6개 모델로서 주요 치수와 특징은 표 4에서와 같다. 각 모델의 현가 장치는 외부에서는 관찰할 수 없도록 포장되어 있으며, 분해할 경우, 진동 감쇠 성능에 영향을 미칠 것으로 판단하여 포장된 상태로 시험하였다.

이론/모형

ISO 5007이 제시한 시험 방법과 허용 기준은 운전석에서 운전자로 전달되는 1-20 Hz의 수직 전신 진동을 대상으로 하였으며, 진동 감쇠 효과는 ISO 2631-1의 주파수 보정 rms 가속도를 이용한 SEAT 계수(seat effective amplitude transmissibility factor)와 ISO 10326-1(1992)의 댐핑 시험에 의한 최대 전달비(maximum transmissibility ratio)를 기준으로 평가하도록 하였다. 표 2는 ISO 5007에서 규정하고 있는 트랙터의 좌석 현가 장치에 대한 허용 기준을 나타낸 것이다.

성능/효과

(1) 댐핑 시험에서는 6개 모델 중 ISO 5007의 허용 기준을 만족하지 못한 모델이 1개, 78/764/EEC의 허용 기준을 만족하지 못한 모델이 4개, ISO 5007과 78/764/EEC 기준을 모두 만족하지 못한 모델이 1개 모델이었다. 즉, 6개 모델 중 2개 모델만이 ISO 5007과 78/764/EEC의 허용 기준을 모두 만족하였다.
(2) 진동 감쇠 시험에서는 ISO 5007의 허용 기준을 만족하지 못한 모델이 4개, 78/764/EEC의 허용 기준을 만족하지 못한 모델이 4개 이었으며, ISO 5007과 78/764/EEC의 기준을 모두 만족하지 못한 모델이 2개 모델이었다.
(3) 댐핑 시험과 진동 감쇠 시험을 모두 만족한 모델은 없었으며, 모두 하나 또는 두 개 이상의 허용 기준을 만족하지 못하였다. 그러나, ISO 5007과 78/764/EEC의 댐핑 시험 및 진동 감쇠 시험의 허용 기준을 모두 만족하지 못한 모델은 없었다.
댐핑 시험에서는 6개 모델 중 ISO 5007의 허용 기준을 만족하지 못한 모델이 1개, 78/764/EEC 의 허용 기준을 만족하지 못한 모델이 4개, ISO 5007과 78/764/EEC 기준을 모두 만족하지 못한 모델이 1개 모델이었다. 즉, 6개 모델 중 2개 모델만이 ISO 5007과 78/764/EEC의 허용 기준을 모두 만족하였다. 진동 감쇠 시험에서는 ISO 5007의 허용 기준을 만족하지 못한 모델이 4개, 78/764/EEC의 허용 기준을 만족하지 못한 모델이 4개 이었으며, ISO 5007과 78/764/EEC 의 기준을 모두 만족하지 못한 모델이 2개 모델이었다.

후속연구

(4) 2014년부터 EU 회원국에서 적용할 운전자 노출 한계 수준 ELV을 만족하기 위해서는 현재 국산 트랙터에 부착되고 있는 운전자 좌석의 현가 장치에 대한 많은 개선이 필요한 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국산 트랙터에 부착되고 있는 6개 모델의 운전석 의자를 평가한 결과는?	(1) 댐핑 시험에서는 6개 모델 중 ISO 5007의 허용 기준을 만족하지 못한 모델이 1개, 78/764/EEC의 허용 기준을 만족하지 못한 모델이 4개, ISO 5007과 78/764/EEC 기준을 모두 만족하지 못한 모델이 1개 모델이었다. 즉, 6개 모델 중 2개 모델만이 ISO 5007과 78/764/EEC의 허용 기준을 모두 만족하였다. (2) 진동 감쇠 시험에서는 ISO 5007의 허용 기준을 만족하지 못한 모델이 4개, 78/764/EEC의 허용 기준을 만족하지 못한 모델이 4개 이었으며, ISO 5007과 78/764/EEC의 기준을 모두 만족하지 못한 모델이 2개 모델이었다. (3) 댐핑 시험과 진동 감쇠 시험을 모두 만족한 모델은 없었으며, 모두 하나 또는 두 개 이상의 허용 기준을 만족하지 못하였다. 그러나, ISO 5007과 78/764/EEC의 댐핑 시험 및 진동 감쇠 시험의 허용 기준을 모두 만족하지 못한 모델은 없었다. (4) 2014년부터 EU 회원국에서 적용할 운전자 노출 한계 수준 ELV을 만족하기 위해서는 현재 국산 트랙터에 부착되고 있는 운전자 좌석의 현가 장치에 대한 많은 개선이 필요한 것으로 판단된다.
	ISO 5007이 제시한 시험 방법과 허용 기준은 어떻게 되는가?	ISO 5007이 제시한 시험 방법과 허용 기준은 운전석에서 운전자로 전달되는 1-20 Hz의 수직 전신 진동을 대상으로 하였으며, 진동 감쇠 효과는 ISO 2631-1의 주파수 보정 rms 가속도를 이용한 SEAT 계수(seat effective amplitude transmissibility factor)와 ISO 10326-1(1992)의 댐핑 시험에 의한 최대 전달비(maximum transmissibility ratio)를 기준으로 평가하도록 하였다. 표 2는 ISO 5007에서 규정하고 있는 트랙터의 좌석 현가 장치에 대한 허용 기준을 나타낸 것이다.
	트랙터의 운전석 현가 장치의 성능을 평가하기 위한 시험방법에는 무엇이 있는가?	트랙터의 운전석 현가 장치의 성능을 평가하기 위한 시험방법에는 실내 시험을 위한 ISO 5007(2003), 주행로 시험을 위한 ISO 5008(2002), 이를 모두 적용할 수 있는 78/764/EEC가 있다.

참고문헌 (10)

Choi, Y. G. 2009. Devolopment of a seat Vibration Test Stand for Agricultural Tractor. Master’s Degree., Department of Biosystems and Biomaterial Science and Engineering, and Institute for Agricultural and Life Sciences. Seoul National University
Chris M.NELSON and Paul F. BRERETON. 2005. The European Vibration Directive. Industrial Health 2005, 43, 472-479.

상세보기
Council Directive of 25 July 1978 (78/764/EEC) on the approximation of the law of the Member States relating to the driver’s seat on wheeled agricultural or forestry tractors.
Directive 2002/44/EC of the European Parliament and of the Council on the minimum health and safety requirements regarding the exposure of workers to the risks arising from physical agents (vibration). European Union, Brussels, Belgium.
International Organization for Standardization. 1992. ISO 10326-1: Mechanical vibration -Laboratory method for evaluating vehicle seat vibration- Part 1: Basic requirements. ISO. Paris France.
International Organization for Standardization. 1993. ISO 4253: Agricultural tractors - Operator’s seating accommodation - Dimensions. ISO, Paris France.
International Organization for Standardization. 1997. ISO 2631-1: Mechanical vibration and shock - Evaluation of human exposure to whole body vibration - Part 1: General requirement. ISO, Paris France.
International Organization for Standardization. 2002. ISO 5008: Agricultural wheeled tractors and field machinery - Measurement of whole body vibration of the operator. ISO, Paris France.
International Organization for Standardization. 2003. ISO 5007: Agricultural wheeled tractors - Operator’s seat - Laboratory measurement of transmitted vibration. ISO, Paris France.
Kim, K. U. 2008. Devolopment of Test and Evaluation Methods for Seat Vibrations of Agricultural Tractors : 11-1390000-002249-01. Rual Development Administration

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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