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NTIS 바로가기바이오시스템공학 = Journal of biosystems engineering, v.36 no.4, 2011년, pp.243 - 251
김용주 (LS엠트론(주) 중앙기술연구소) , 이대현 (LS엠트론(주) 중앙기술연구소) , 정선옥 (충남대학교 바이오시스템기계) , 박승제 (전북대학교 생물산업기계공학과) , 최창현 (성균관대학교 바이오메카트로닉스)
Purpose of this study was to analyze power requirement of an agricultural tractor for baler operation. First, a power measurement system was developed and installed in a 75 kW agricultural tractor. Strain-gages with a telemetry system were used to measure torques of transmission and PTO input shafts...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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고효율 트랙터 개발을 위해서는 동력전달 계통에 대한 최적 설계가 중요한데, 이를 위해서 필요한 것은? | 트랙터의 작업은 견인동력을 이용하는 플라우 경운 작업, 유압동력을 이용하는 로더 작업, PTO 동력을 이용하는 로타리 작업 등으로 구분할 수 있다. 고효율 트랙터 개발을 위해서는 동력전달 계통에 대한 최적 설계가 중요하며, 이를 위해서는 주요 포장작업에 따른 변속기 등 트랙터 주요 구성요소의 부하특성 및 소요동력을 분석하는 것이 필요하다(Han et al., 1999). | |
75 kW급 대형 트랙터의 에너지 효율 향상을 위한 기초 연구로써 트랙터 엔진 동력의 주요 소모 요소인 구동부, PTO, 주 유압장치, 보조 유압장치의 동력 계측 장치를 개발하고, 베일러 작업 시 동력 소모 요소의 소요동력을 분석하여 얻은 결과는? | (1) 트랙터 동력 계측 시스템은 75 kW급 4륜구동 대형 트랙터에 장착되었으며, 구동부, PTO, 주 및 보조 유압장치의 소요동력 측정이 가능하도록 개발하였다. 구동부와 PTO의 동력은 엔진으로부터의 동력이 최초로 전달되는 변속기 입력축과 PTO 입력축에서 측정하였으며, 동력 측정을 위해 스트레인게이지와 텔레메트리 시스템을 이용하여 토크를 측정하였고 회전수 측정은 엔진 속도계를 이용하였다. 또한 주 및 보조 유압펌프의 소요동력은 토출 압력, 유량, 체적 효율을 이용하여 계산하였으며, 토출 압력은 주 및 보조 유압펌프 각각에 압력센서를 장착하여 측정하였다. (2) 엔진의 소요동력 사용비율은 측정된 엔진 소요동력을 엔진 정격을 기준으로 25% 간격으로 나누어 전체 작업 시간 중 차지하는 비율을 계산하였으며, 그 결과 PTO 1단과 2단에서 25% 이하가 각각 4.0%, 2.2%, 25~ 50%가 각각 31.5%와 16.3%, 50 ~ 75%가 각각 49.6%, 59.7%로 나타나 베일러 작업 시 대부분의 소요동력이 이 구간에 집중됨을 알 수 있다. 또한 엔진 정격 75 ~ 100% 범위의 소요동력 사용비율은 PTO 1단이 14.4%, PTO 2단이 20.8%로 PTO 2단이 더 높게 나타났으며, 100% 이상의 범위에서는 각각 0.4%와 1.0%로 나타났다. (3) PTO 단수에 따른 변속기 입력축, PTO 입력축, 주 및 보조 유압장치의 소요동력을 베일 형성 구간, 베일 결속 및 배출 구간, 전체 작업 구간으로 나누어 분석한 결과 모든 구간에서 구성요소 중 PTO 입력축이 가장 높은 비중을 차지하였으며, PTO 1단의 엔진 평균 소요동력은 베일 형성 구간, 베일 결속 및 배출 구간이 각각 43.3, 37.3 kW, 전체 구간의 평균 소요동력은 41.8 kW로 나타났다. PTO 2단의 엔진 평균 소요동력은 PTO 1단의 경우와 같이 베일 형성 구간이 49.0 kW로 베일 결속 및 배출 구간의 37.0 kW에 비해 높게 나타났으며, 전체 구간이 47.4 kW로 나타나 PTO 2단이 PTO 1단에 비해 동력 소모가 더 큼을 알 수 있다. 또한 베일러 작업의 PTO 단수에 따른 소요동력 차이를 분석한 결과, 유의수준 5% 이내에서 변속기 입력축, PTO 입력축에서 소요동력의 차이가 나타났으며, 주 및 보조 유압펌프에서는 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 엔진 소요동력은 PTO 1, 2단에서 각각 41.8, 47.4 kW로 유의수준 5%에서 차이가 나타났다. | |
트랙터의 작업은 어떻게 분류될 수 있는가? | 트랙터의 작업은 견인동력을 이용하는 플라우 경운 작업, 유압동력을 이용하는 로더 작업, PTO 동력을 이용하는 로타리 작업 등으로 구분할 수 있다. 고효율 트랙터 개발을 위해서는 동력전달 계통에 대한 최적 설계가 중요하며, 이를 위해서는 주요 포장작업에 따른 변속기 등 트랙터 주요 구성요소의 부하특성 및 소요동력을 분석하는 것이 필요하다(Han et al. |
Gerlach, A. 1966. Field measurement of tractor transmission forces. Transactions of the ASAE 9(5):707-12.
Grubisic, V. 1994. Determination of load spectra for design and testing. International Journal of Vehicle Design 15(1):8-26.
Han, K. H., K. U. Kim and Y. G. Wu. 1999. Severeness of transmission loads of agricultural tractor for rotary operations in poorly drained paddy field. Journal of Biosystems Engineering 24(4):293-300. (In Korean)
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