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한국농업기계학회> 한국농업기계학회 학술발표논문집> 동역학 시뮬레이션 프로그램을 이용한 농업부산물 수집기 체결장치 피로수명 평가

동역학 시뮬레이션 프로그램을 이용한 농업부산물 수집기 체결장치 피로수명 평가

Fatigue Life Evaluation of Agricultural By-product Collector Fastening Device Using Dynamic Simulation Program

김정훈 ( Jeong-hun Kim ) , 황석준 ( Seok-joon Hwang ) , 장문경 ( Moon-kyeong Jang ) , 남주석 ( Ju-seok Nam )
  • : 한국농업기계학회
  • : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권1호
  • : 프로시딩
  • : 2022년 04월
  • : 111-111(1pages)
한국농업기계학회 학술발표논문집

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본 연구에서는 동역학 시뮬레이션 프로그램(Recurdyn V8R5, Functionbay, Korea)을 사용하여 농업부산물 수집기 체결장치의 피로수명을 분석하였다. 농업부산물 수집기의 수집부/이송부와 적재부/주행부는 체결장치로 연결되어 있으며, 체결장치는 외팔보 형식으로 큰 하중을 지지해야 하므로 충분한 안전성이 확보되어야 한다. 본 연구에서는 농업부산물 수집기가 3가지의 지면조건(평지, 사인파 및 직각삼각형 형상 장애물)을 주행할 때 체결장치의 피로수명을 분석하였다. 농업부산물 수집기 각 부 및 전체 시스템에 대한 3D 모델링을 수행하였으며, 문헌조사를 통하여 실제 물성치를 입력하여 시뮬레이션을 수행하였다. 농업부산물 수집기의 주행 속도와 장애물의 높이는 각각 1.0 m/s와 20 cm로 설정하였다. 시뮬레이션 결과 평지, 사인파 및 직각삼각형 형상 장애물을 주행할 때 체결장치의 최대응력 및 최대변형량은 299.9, 438.9, 426.6 MPa 및 7.42, 95.05, 94.54 mm로 나타났으며, 모두 체결장치의 외팔보 끝단 부근에서 발생했다. 최대응력 및 최대변형량을 통하여 체결장치의 피로수명은 평지, 사인파 및 직각삼각형 형상 장애물 조건에서 각각 27,107, 539, 628시간으로 나타났다. 과수농가의 연평균 전정 작업시간이 38.5시간이고 농업기계의 평균 내구연수가 9년인 것을 고려하면 농업부산물 수집기의 체결장치는 요구되는 수명기간 동안 안전하게 기능할 것으로 판단된다. 향후 연구로써 다양한 과수농가에서의 실측을 통해 농업부산물 수집기가 다양한 환경에서 작동할 때 체결장치의 실제 피로수명을 도출할 예정이다.

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간행물정보

  • : 농학분야  > 농공학
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  • : 학술지
  • : 프로시딩
  • : 1996-2022
  • : 4628


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27권1호(2022년 04월) 수록논문
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1BK21 스마트팜 혁신인재양성 교육연구단의 현황과 발전방향

저자 : 김장호

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 5-24 (20 pages)

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2스마트농업 특수대학원의 인재양성사업(스마트농업 시스템 공학 전공)

저자 : 정선옥

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 27-50 (24 pages)

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3Agricultural and Biological Engineering Curriculum in the U.S. Universities

저자 : Won Suk Lee

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 53-86 (34 pages)

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4농업기계 자격증 활성화 방안

저자 : 한국농업기계학회

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 89-105 (17 pages)

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5동역학 시뮬레이션 프로그램을 이용한 농업부산물 수집기 체결장치 피로수명 평가

저자 : 김정훈 ( Jeong-hun Kim ) , 황석준 ( Seok-joon Hwang ) , 장문경 ( Moon-kyeong Jang ) , 남주석 ( Ju-seok Nam )

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 111-111 (1 pages)

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본 연구에서는 동역학 시뮬레이션 프로그램(Recurdyn V8R5, Functionbay, Korea)을 사용하여 농업부산물 수집기 체결장치의 피로수명을 분석하였다. 농업부산물 수집기의 수집부/이송부와 적재부/주행부는 체결장치로 연결되어 있으며, 체결장치는 외팔보 형식으로 큰 하중을 지지해야 하므로 충분한 안전성이 확보되어야 한다. 본 연구에서는 농업부산물 수집기가 3가지의 지면조건(평지, 사인파 및 직각삼각형 형상 장애물)을 주행할 때 체결장치의 피로수명을 분석하였다. 농업부산물 수집기 각 부 및 전체 시스템에 대한 3D 모델링을 수행하였으며, 문헌조사를 통하여 실제 물성치를 입력하여 시뮬레이션을 수행하였다. 농업부산물 수집기의 주행 속도와 장애물의 높이는 각각 1.0 m/s와 20 cm로 설정하였다. 시뮬레이션 결과 평지, 사인파 및 직각삼각형 형상 장애물을 주행할 때 체결장치의 최대응력 및 최대변형량은 299.9, 438.9, 426.6 MPa 및 7.42, 95.05, 94.54 mm로 나타났으며, 모두 체결장치의 외팔보 끝단 부근에서 발생했다. 최대응력 및 최대변형량을 통하여 체결장치의 피로수명은 평지, 사인파 및 직각삼각형 형상 장애물 조건에서 각각 27,107, 539, 628시간으로 나타났다. 과수농가의 연평균 전정 작업시간이 38.5시간이고 농업기계의 평균 내구연수가 9년인 것을 고려하면 농업부산물 수집기의 체결장치는 요구되는 수명기간 동안 안전하게 기능할 것으로 판단된다. 향후 연구로써 다양한 과수농가에서의 실측을 통해 농업부산물 수집기가 다양한 환경에서 작동할 때 체결장치의 실제 피로수명을 도출할 예정이다.

6회귀분석을 통한 트랙터 융자지원 한도액 분석

저자 : 황석준 ( Seok-joon Hwang ) , 김정훈 ( Jeong-hun Kim ) , 장문경 ( Moon-kyeong Jang ) , 남주석 ( Ju-seok Nam )

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 112-112 (1 pages)

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본 연구에서는 트랙터의 가격에 영향을 미치는 변수요인과 융자지원한도액 사이의 관계를 확인하기 위해 회귀분석을 통해 모형식을 구축하였다. 이때, 트랙터의 가격과 융자지원한도액은 서로 비례한다고 가정하였다. 국내 10개의 농기계업체에서 판매되고 있는 202대의 트랙터를 대상으로 융자지원한도액, 엔진출력, 총중량, 배기량, 전폭, 전장, 전고를 조사하였다. 이를 통해 융자지원한도액과 변수요인에 대한 상관관계를 분석하였다. 상관관계 분석 결과, 융자지원한도액과 엔진출력, 총중량, 배기량, 전폭, 전장 및 전고에 대한 각각의 상관계수는 0.933, 0.895, 0.792, 0.770, 0.749 및 0.418로 나타났다. 따라서, 융자지원한도액과 상관계수가 상대적으로 높은 3개의 변수요인(엔진출력, 총중량, 배기량)을 선별하고 이를 대상으로 단일/다중 회귀분석을 통해 모형식을 구축하였다. 단일 회귀분석 결과, 융자지원한도액과 엔진출력, 배기량, 총중량에 대한 각각의 모형식에서 R2값은 0.627 이상을 만족하는 범위에서 유의한 회귀계수를 도출하였다. 트랙터 가격에 대한 여러 가지 변수요인의 영향을 종합적으로 고려하는 다중 회귀분석 결과에서는 융자지원한도액과 변수요인에 대한 회귀계수를 도출하였을 뿐만 아니라 R2값이 0.879를 만족하여, 단일 회귀분석 모형식 보다 정확한 관계를 확인할 수 있었다. 모든 변수요인의 값이 커질수록 융자지원한도액도 증가하는 경향을 보였으며, 회귀계수의 크기는 엔진출력, 총중량, 배기량 순으로 나타나 엔진출력이 융자지원한도액을 설정하는데 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

74절 링크식 반자동 채소 정식기의 안전성 분석

저자 : 마르쿰닝시스리 ( Markumningsih Sri ) , 황석준 ( Seok-joon Hwang ) , 남주석 ( Ju-seok Nam )

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 113-113 (1 pages)

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The goal of this research was to analyze static safety factor and fatigue life of transplanting device of the 4-bar link type semi-automatic vegetable transplanter. A strain-based load measurement and data acquisition system was constructed using 15 strain gauges attached on transplanting devices. Field tests were conducted at 4 levels of engine speed (750, 1050, 1250, and 1500 rpm) and 10 levels of planting distance (0.29- 0.47 m). The stress data was converted from the time domain to the frequency domain using the rain-flow counting methods and Goodman's Equation. The results show that the static safety factor value was more than 1.0 for all locations and all working conditions which means the design was statically safe. The minimum fatigue life was 49,153 hours at link A(S_14), under the engine speed 750 rpm and planting distance of 0.35 m. By considering 25.5 hours of annual usage time in Korea, it can be concluded that the transplanting device is designed to be safe in its working environments.

8Theoretical fatigue analysis of spiral bevel gears for a utility track vehicle in various agricultural operations

저자 : 알리모하마드 ( Mohammod Ali ) , 아스라푸자만구란다즈 ( Gulandaz Md Ashrafuzzaman ) , 레자나심 ( Md Nasim Reza ) , 하비네자엘리에젤 ( Habineza Eliezel ) , 정선옥 ( Sun-ok Chung )

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 114-114 (1 pages)

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To ensure the durability of gears a fatigue analysis is essential to avoid failure during field operations under various dynamic loads. Therefore, the objective of the study was to conduct a theoretical fatigue analysis of spiral bevel gear to calculate the service life of the power transmission part of a utility track vehicle that is under development. A field experiment was performed to measure the applied load (torque) of the gear in various agricultural operations. A torque measurement system was developed to collect the axle torque data of the vehicle. The load duration distribution (LDD) method was applied to analyze the torque data to assess cyclic load characteristics. The Palmgren-Miner cumulative damage model was employed to predict fatigue failure levels of spiral bevel gears. The fatigue life under an empty platform with the driver, a lawnmower, a sprayer-trailer (150-L payload), and a lawnmower and 150-L payload trailer was recorded from 13,000 to 25,000 h approximately, which was a sufficient lifespan range of gears for 12-years service life. According to the analyses, the gears met the standard service life during field operations with attached implements. The results provided in this study can be used to design power transmission systems of utility vehicles for multipurpose agricultural operations.

9반능동 현가장치의 타입에 따른 트랙터 승차 진동 비교 분석

저자 : 한규하 ( Gyu-ha Han ) , 안다빈 ( Da-vin Ahn ) , 김경대 ( Kyeong-dae Kim ) , 박영준 ( Young-jun Park )

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 115-115 (1 pages)

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불규칙한 지면에서 주행하는 노외차량(off-road vehicle)의 운전자는 작업 특성상 높은 수준의 진동에 장기간 노출된다. 장기간 과도한 진동에 노출되면 피로 누적과 요추, 목 부위 통증 등 근골격계 질환이 발생할 수 있기에, 운전자에게 전달되는 진동의 수준을 줄이기 위한 연구가 필요하다. 이를 위해 국내외에서 트랙터의 캐빈 또는 차축에 현가장치를 장착하는 연구가 진행되고 있다.
본 연구는 트랙터의 현가장치 적용 여부 및 현가장치의 타입에 따른 승차 진동을 비교 분석하기 위하여 수행되었다. 트랙터의 승차 진동을 평가하기 위하여 캐빈 고무마운트가 장착된 트랙터 모델, 캐빈 현가장치가 장착된 트랙터 모델 및 차축 현가장치가 장착된 모델을 half car system model로 개발하였다. 트랙터의 승차 진동은 평평하지 않고 거친 35m의 주행로에서 5km/h의 속도로 주행하는 트랙터의 캐빈에 가속도변환기를 설치하여 측정하므로, 트랙터 승차 진동 시뮬레이션의 주행 조건은 5km/h의 일정한 속도에서 0.05m의 범프(bump)를 통과하도록 하였다.
승차 진동 저감 능력 평가는 캐빈 고무 마운트가 장착된 트랙터 모델의 캐빈 수직 방향 가속도 대비 현가 장치가 장착된 트랙터 모델의 캐빈 수직 방향 가속도 감소 효과를 통해 확인하였다. 시뮬레이션 결과, 캐빈 전/후방에 현가장치를 장착한 모델의 경우, 시간 영역(time domain)에서 캐빈 고무마운트가 장착된 모델 대비 최대 78.3%의 진동 저감 효과를 보였다. 현가장치가 장착된 트랙터 모델의 승차 진동 저감 능력을 주파수영역에서 비교하면, 차축 현가장치를 장착한 트랙터 모델이 트랙터 캐빈의 고유 진동수인 3Hz에서 가장 큰 진동 저감을 보였다. 이를 통해 트랙터 캐빈 서스펜션과 차축 서스펜션 시스템은 트랙터 승차 진동 저감에 효과가 있음을 확인하였다.

10농업용 트랙터의 경운작업시 배출계수 산출에 관한 연구

저자 : 이준호 ( Jun-ho Lee ) , 백승민 ( Seung-min Baek ) , 이대현 ( Dae-hyun Lee ) , 김용주 ( Yong-joo Kim )

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 116-116 (1 pages)

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환경부 국립환경과학원에서 고시한 배출계수는 1998년 환경부에서 시행한 '경유엔진에 의한 대기오염물질 저감대책에 관한 연구'에서 측정된 값이다. 선행 연구에서 개발된 배출계수은 실내 다이나모를 이용해서 측정된 값으로 실제 농작업 특성이 반영되지 않았으며, 정확한 배출량 산출을 위해 실제 농작업이 반영된 엔진 부하 및 배기가스 데이터가 필요하다. 본 연구에서는 농업용 트랙터의 경운작업시 발생되는 엔진 부하 및 배기 가스를 측정하고 이를 기반으로 배출계수을 계산하였다. 본 연구에 사용된 농업용 트랙터는 Tier-4 엔진을 장착한 67 kW급 중형 트랙터를 사용하였으며, 엔진 ECU (Engine Control Unit)에서 출력되는 엔진 부하 및 회전속도를 데이터 수집장치(QuantumX 840B, HBM, Germany)를 이용하여 계측하였다. 필드시험은 농업용 트랙터의 주요 농작업인 플라우 및 로터리 작업을 수행하였으며, 작업 단수는 사용자 설문조사를 통해 가장 빈도가 높은 플라우 B2 (5.95 km/h), B3 (7.60 km/h) 및 로터리 A3 (2.67km/h), A4 (3.66 km/h)에 대해 수행하였다. 로터리 작업시 PTO 단수는 1단 (540 rpm)으로 설정하였다. 엔진 데이터는 데이터의 신뢰성을 고려하여 각 단수별 3회 반복 시험을 수행하였다. 배출계수 산출 결과, 환경부 국립환경과학원에서 고시한 배출계수보다 높거나 낮은 수치를 보였으며, 이는 트랙터 엔진 종류, 연식 및 측정 환경의 차이로 인한 것으로 판단된다. 향후 본 연구를 통하여 실제 농작업에서 발생하는 엔진 토크 및 회전속도 데이터를 확보하고, 이를 반영한 부하율 연구가 필요할 것으로 판단된다.

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1BK21 스마트팜 혁신인재양성 교육연구단의 현황과 발전방향

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2스마트농업 특수대학원의 인재양성사업(스마트농업 시스템 공학 전공)

저자 : 정선옥

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 27-50 (24 pages)

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3Agricultural and Biological Engineering Curriculum in the U.S. Universities

저자 : Won Suk Lee

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 53-86 (34 pages)

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4농업기계 자격증 활성화 방안

저자 : 한국농업기계학회

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5동역학 시뮬레이션 프로그램을 이용한 농업부산물 수집기 체결장치 피로수명 평가

저자 : 김정훈 ( Jeong-hun Kim ) , 황석준 ( Seok-joon Hwang ) , 장문경 ( Moon-kyeong Jang ) , 남주석 ( Ju-seok Nam )

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 111-111 (1 pages)

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본 연구에서는 동역학 시뮬레이션 프로그램(Recurdyn V8R5, Functionbay, Korea)을 사용하여 농업부산물 수집기 체결장치의 피로수명을 분석하였다. 농업부산물 수집기의 수집부/이송부와 적재부/주행부는 체결장치로 연결되어 있으며, 체결장치는 외팔보 형식으로 큰 하중을 지지해야 하므로 충분한 안전성이 확보되어야 한다. 본 연구에서는 농업부산물 수집기가 3가지의 지면조건(평지, 사인파 및 직각삼각형 형상 장애물)을 주행할 때 체결장치의 피로수명을 분석하였다. 농업부산물 수집기 각 부 및 전체 시스템에 대한 3D 모델링을 수행하였으며, 문헌조사를 통하여 실제 물성치를 입력하여 시뮬레이션을 수행하였다. 농업부산물 수집기의 주행 속도와 장애물의 높이는 각각 1.0 m/s와 20 cm로 설정하였다. 시뮬레이션 결과 평지, 사인파 및 직각삼각형 형상 장애물을 주행할 때 체결장치의 최대응력 및 최대변형량은 299.9, 438.9, 426.6 MPa 및 7.42, 95.05, 94.54 mm로 나타났으며, 모두 체결장치의 외팔보 끝단 부근에서 발생했다. 최대응력 및 최대변형량을 통하여 체결장치의 피로수명은 평지, 사인파 및 직각삼각형 형상 장애물 조건에서 각각 27,107, 539, 628시간으로 나타났다. 과수농가의 연평균 전정 작업시간이 38.5시간이고 농업기계의 평균 내구연수가 9년인 것을 고려하면 농업부산물 수집기의 체결장치는 요구되는 수명기간 동안 안전하게 기능할 것으로 판단된다. 향후 연구로써 다양한 과수농가에서의 실측을 통해 농업부산물 수집기가 다양한 환경에서 작동할 때 체결장치의 실제 피로수명을 도출할 예정이다.

6회귀분석을 통한 트랙터 융자지원 한도액 분석

저자 : 황석준 ( Seok-joon Hwang ) , 김정훈 ( Jeong-hun Kim ) , 장문경 ( Moon-kyeong Jang ) , 남주석 ( Ju-seok Nam )

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본 연구에서는 트랙터의 가격에 영향을 미치는 변수요인과 융자지원한도액 사이의 관계를 확인하기 위해 회귀분석을 통해 모형식을 구축하였다. 이때, 트랙터의 가격과 융자지원한도액은 서로 비례한다고 가정하였다. 국내 10개의 농기계업체에서 판매되고 있는 202대의 트랙터를 대상으로 융자지원한도액, 엔진출력, 총중량, 배기량, 전폭, 전장, 전고를 조사하였다. 이를 통해 융자지원한도액과 변수요인에 대한 상관관계를 분석하였다. 상관관계 분석 결과, 융자지원한도액과 엔진출력, 총중량, 배기량, 전폭, 전장 및 전고에 대한 각각의 상관계수는 0.933, 0.895, 0.792, 0.770, 0.749 및 0.418로 나타났다. 따라서, 융자지원한도액과 상관계수가 상대적으로 높은 3개의 변수요인(엔진출력, 총중량, 배기량)을 선별하고 이를 대상으로 단일/다중 회귀분석을 통해 모형식을 구축하였다. 단일 회귀분석 결과, 융자지원한도액과 엔진출력, 배기량, 총중량에 대한 각각의 모형식에서 R2값은 0.627 이상을 만족하는 범위에서 유의한 회귀계수를 도출하였다. 트랙터 가격에 대한 여러 가지 변수요인의 영향을 종합적으로 고려하는 다중 회귀분석 결과에서는 융자지원한도액과 변수요인에 대한 회귀계수를 도출하였을 뿐만 아니라 R2값이 0.879를 만족하여, 단일 회귀분석 모형식 보다 정확한 관계를 확인할 수 있었다. 모든 변수요인의 값이 커질수록 융자지원한도액도 증가하는 경향을 보였으며, 회귀계수의 크기는 엔진출력, 총중량, 배기량 순으로 나타나 엔진출력이 융자지원한도액을 설정하는데 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

74절 링크식 반자동 채소 정식기의 안전성 분석

저자 : 마르쿰닝시스리 ( Markumningsih Sri ) , 황석준 ( Seok-joon Hwang ) , 남주석 ( Ju-seok Nam )

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The goal of this research was to analyze static safety factor and fatigue life of transplanting device of the 4-bar link type semi-automatic vegetable transplanter. A strain-based load measurement and data acquisition system was constructed using 15 strain gauges attached on transplanting devices. Field tests were conducted at 4 levels of engine speed (750, 1050, 1250, and 1500 rpm) and 10 levels of planting distance (0.29- 0.47 m). The stress data was converted from the time domain to the frequency domain using the rain-flow counting methods and Goodman's Equation. The results show that the static safety factor value was more than 1.0 for all locations and all working conditions which means the design was statically safe. The minimum fatigue life was 49,153 hours at link A(S_14), under the engine speed 750 rpm and planting distance of 0.35 m. By considering 25.5 hours of annual usage time in Korea, it can be concluded that the transplanting device is designed to be safe in its working environments.

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저자 : 알리모하마드 ( Mohammod Ali ) , 아스라푸자만구란다즈 ( Gulandaz Md Ashrafuzzaman ) , 레자나심 ( Md Nasim Reza ) , 하비네자엘리에젤 ( Habineza Eliezel ) , 정선옥 ( Sun-ok Chung )

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 114-114 (1 pages)

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To ensure the durability of gears a fatigue analysis is essential to avoid failure during field operations under various dynamic loads. Therefore, the objective of the study was to conduct a theoretical fatigue analysis of spiral bevel gear to calculate the service life of the power transmission part of a utility track vehicle that is under development. A field experiment was performed to measure the applied load (torque) of the gear in various agricultural operations. A torque measurement system was developed to collect the axle torque data of the vehicle. The load duration distribution (LDD) method was applied to analyze the torque data to assess cyclic load characteristics. The Palmgren-Miner cumulative damage model was employed to predict fatigue failure levels of spiral bevel gears. The fatigue life under an empty platform with the driver, a lawnmower, a sprayer-trailer (150-L payload), and a lawnmower and 150-L payload trailer was recorded from 13,000 to 25,000 h approximately, which was a sufficient lifespan range of gears for 12-years service life. According to the analyses, the gears met the standard service life during field operations with attached implements. The results provided in this study can be used to design power transmission systems of utility vehicles for multipurpose agricultural operations.

9반능동 현가장치의 타입에 따른 트랙터 승차 진동 비교 분석

저자 : 한규하 ( Gyu-ha Han ) , 안다빈 ( Da-vin Ahn ) , 김경대 ( Kyeong-dae Kim ) , 박영준 ( Young-jun Park )

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 115-115 (1 pages)

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불규칙한 지면에서 주행하는 노외차량(off-road vehicle)의 운전자는 작업 특성상 높은 수준의 진동에 장기간 노출된다. 장기간 과도한 진동에 노출되면 피로 누적과 요추, 목 부위 통증 등 근골격계 질환이 발생할 수 있기에, 운전자에게 전달되는 진동의 수준을 줄이기 위한 연구가 필요하다. 이를 위해 국내외에서 트랙터의 캐빈 또는 차축에 현가장치를 장착하는 연구가 진행되고 있다.
본 연구는 트랙터의 현가장치 적용 여부 및 현가장치의 타입에 따른 승차 진동을 비교 분석하기 위하여 수행되었다. 트랙터의 승차 진동을 평가하기 위하여 캐빈 고무마운트가 장착된 트랙터 모델, 캐빈 현가장치가 장착된 트랙터 모델 및 차축 현가장치가 장착된 모델을 half car system model로 개발하였다. 트랙터의 승차 진동은 평평하지 않고 거친 35m의 주행로에서 5km/h의 속도로 주행하는 트랙터의 캐빈에 가속도변환기를 설치하여 측정하므로, 트랙터 승차 진동 시뮬레이션의 주행 조건은 5km/h의 일정한 속도에서 0.05m의 범프(bump)를 통과하도록 하였다.
승차 진동 저감 능력 평가는 캐빈 고무 마운트가 장착된 트랙터 모델의 캐빈 수직 방향 가속도 대비 현가 장치가 장착된 트랙터 모델의 캐빈 수직 방향 가속도 감소 효과를 통해 확인하였다. 시뮬레이션 결과, 캐빈 전/후방에 현가장치를 장착한 모델의 경우, 시간 영역(time domain)에서 캐빈 고무마운트가 장착된 모델 대비 최대 78.3%의 진동 저감 효과를 보였다. 현가장치가 장착된 트랙터 모델의 승차 진동 저감 능력을 주파수영역에서 비교하면, 차축 현가장치를 장착한 트랙터 모델이 트랙터 캐빈의 고유 진동수인 3Hz에서 가장 큰 진동 저감을 보였다. 이를 통해 트랙터 캐빈 서스펜션과 차축 서스펜션 시스템은 트랙터 승차 진동 저감에 효과가 있음을 확인하였다.

10농업용 트랙터의 경운작업시 배출계수 산출에 관한 연구

저자 : 이준호 ( Jun-ho Lee ) , 백승민 ( Seung-min Baek ) , 이대현 ( Dae-hyun Lee ) , 김용주 ( Yong-joo Kim )

발행기관 : 한국농업기계학회 간행물 : 한국농업기계학회 학술발표논문집 27권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 116-116 (1 pages)

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환경부 국립환경과학원에서 고시한 배출계수는 1998년 환경부에서 시행한 '경유엔진에 의한 대기오염물질 저감대책에 관한 연구'에서 측정된 값이다. 선행 연구에서 개발된 배출계수은 실내 다이나모를 이용해서 측정된 값으로 실제 농작업 특성이 반영되지 않았으며, 정확한 배출량 산출을 위해 실제 농작업이 반영된 엔진 부하 및 배기가스 데이터가 필요하다. 본 연구에서는 농업용 트랙터의 경운작업시 발생되는 엔진 부하 및 배기 가스를 측정하고 이를 기반으로 배출계수을 계산하였다. 본 연구에 사용된 농업용 트랙터는 Tier-4 엔진을 장착한 67 kW급 중형 트랙터를 사용하였으며, 엔진 ECU (Engine Control Unit)에서 출력되는 엔진 부하 및 회전속도를 데이터 수집장치(QuantumX 840B, HBM, Germany)를 이용하여 계측하였다. 필드시험은 농업용 트랙터의 주요 농작업인 플라우 및 로터리 작업을 수행하였으며, 작업 단수는 사용자 설문조사를 통해 가장 빈도가 높은 플라우 B2 (5.95 km/h), B3 (7.60 km/h) 및 로터리 A3 (2.67km/h), A4 (3.66 km/h)에 대해 수행하였다. 로터리 작업시 PTO 단수는 1단 (540 rpm)으로 설정하였다. 엔진 데이터는 데이터의 신뢰성을 고려하여 각 단수별 3회 반복 시험을 수행하였다. 배출계수 산출 결과, 환경부 국립환경과학원에서 고시한 배출계수보다 높거나 낮은 수치를 보였으며, 이는 트랙터 엔진 종류, 연식 및 측정 환경의 차이로 인한 것으로 판단된다. 향후 본 연구를 통하여 실제 농작업에서 발생하는 엔진 토크 및 회전속도 데이터를 확보하고, 이를 반영한 부하율 연구가 필요할 것으로 판단된다.

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