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김택진 ( Taek-jin Kim ),최용 ( Yong Choi ),김영근 ( Young-keun Kim ),최일수 ( Il-su Choi ),김용주 ( Yong-joo Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
트랙터는 다양한 환경에서 작업을 수행하기 때문에 차륜에 작용하는 부하는 구동 장치의 형식과 지면 상태에 따라 달라진다. 본 연구에서는 트랙터의 변속기에 대한 기어 분석을 위하여 트랙터에 계측시스템을 구성하였고, 계측용 트랙터의 좌, 우 후륜에 협폭 타이어를 각각 2개씩 장착하여 실제 농작업시 차륜에 발생하는 부하를 계측하였다. 포장시험은 농작업 중 부하가 가장 높게 나타나는 쟁기 작업을 5~7 km/h의 속도로 실시하였다. 후륜 타이어가 각각 1개 장착 시의 등가 토크와 등가 회전수는 181 Nm, 1,913.4 rpm이며, 협폭 타이어 각각 2개 장착시의 등가 토크와 등가 회전수는 206 Nm, 2,129.5 rpm으로 트랙터의 차륜 수가 증가함에 따라 약 8.6% 증대되었다. 기어 강도 분석은 기어, 축, 베어링 등 기계요소를 모델링하고 설정한 환경에 따라 시뮬레이션이 가능한 기어 해석 소프트웨어인 KISSsoft와 ISO 6336 규격을 사용하여 계측된 등가 토크와 등가 회전수를 이용하여 차륜의 부하에 따라 주변속 기어에 발생하는 응력을 비교 연구 수행하였다. 시뮬레이션의 요구 수명 시간으로는 준대형 트랙터 연간 이용시간 254.6시간(농촌진흥청)과 농업용 트랙터의 내용연수 8년(농업기계화 촉진법 시행규칙) 기준으로 2,036.8시간으로 입력하였으며, 기어의 정도로는 KS B ISO 1328-1에서 국내농업기계에서 보편적으로 적용되고 있는 6등급으로 설정하였다. 이뿌리에서 생기는 응력인 굽힘 응력은 차륜 수 증가시 약 9.9 ~ 10.5% 높게 나타났다. 두 기어의 사이에 발생하는 접촉에 의한 발생하는 접촉 응력은 약 4.6 ~ 4.9% 높게 나타났다. 트랙터의 변속기 최적 설계를 위해서는 농작업을 고려한 기어 강도분석을 실시하여 신뢰할 수 있는 품질 개발이 가능할 것으로 판단된다.
78kW급 트랙터의 쟁기작업 부하에 따른 기어 강도 분석
김택진 ( Taek-jin Kim ),김남혁 ( Nam-hyeok Kim ),최창현 ( Chang-hyun Choi ),김용주 ( Yong-joo Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
국내에서는 대규모 영농 확대와 대체수요의 선호도 변화, 밭농업기계화 확대정책으로 70kW급 이상의 대형트랙터 수요가 늘어나고 있다. 농업용 트랙터의 보편화, 대형화 및 자동화로 많은 연구들이 수행될 것으로 판단되며, 특히 트랙터의 기능 중 가장 핵심이 되는 변속기 기술은 지속적으로 개선, 발전될 전망이다. 이에 본 연구에서는 78kW 트랙터의 변속기에 대한 주변속 기어 분석을 위하여 트랙터에 계측시스템을 구성하였고, 농작업 중 부하가 가장 높게 나타나는 쟁기 작업을 실시하여 실제 발생하는 부하를 계측하였다. 기어 해석 소프트웨어인 KISSsoft와 ISO 6336 규격을 사용하여 계측된 등가토크와 등가회전수 대비하여 트랙터 엔진의 최대 토크시 기어에 발생하는 응력을 비교 연구 수행하였다. 주변속은 4쌍의 헬리컬 기어로 구성되어 있으며, 4쌍에 대한 굽힘 응력과 접촉 응력의 안전율을 대상으로 수행하였다. 기어 재질에 대한 허용응력을 기준으로 굽힘 응력과 접촉 응력의 안전율은 실제 농작업 시 발생하는 등가부하 조건에서 최대 토크 조건 대비하여 높게 나타났으며, 최대 토크 조건에서는 접촉 응력 안전율이 주변속 기어 3쌍에서 1 이하의 결과가 발생하였다. 트랙터 설계 시 실제 농작업에 대한 부하를 반영을 한다면 보다 신뢰성 있는 부품 개발이 가능할 것으로 판단된다.
트랙터 최종구동축용 복합유성기어 방식 감속기의 Micro-geometry를 이용한 전달 오차 및 치면 하중 분포 개선에 관한 연구
이남규(Nam Gyu Lee),김용주(Yong Joo Kim),김완수(Wan Soo Kim),김연수(Yeon Soo Kim),김택진(Taek Jin Kim),백승민(Seung Min Baek),최용(Yong Choi),김영근(Young Keun Kim),최일수(Il Su Choi) 유공압건설기계학회 2020 드라이브·컨트롤 Vol.17 No.1
This study was to develop a simulation model of a compound planetary gear reducer for the final driving shaft using a gear analysis software (KISSsoft, Version 2017, KISSsoft AG, Switzerland). The aim of this study is to analyze transmission error and the tooth load distribution through micro-geometry using the simulation model. The tip and root relief were modified with Micro-geometry in the profile direction, and crowning was modified with Micro-geometry in the lead direction. The transmission error was analyzed using the PPTE (Peak to Peak Transmission Error) value, and the tooth load distribution was analyzed for the concentrated stress on the tooth surface. As a result of modifying tip and relief in the profile direction, the transmission error was reduced up to 40.7%. In the case of modifying crowning in the lead direction, the tooth load was more evenly distributed than before and decreased the stress on the tooth surface. After modifying the profile direction for the 1st and 2nd planetary gear train, the bending and contact safety factors were increased by 31.7% and 17%, and 18.3% and 12.5% respectively. Moreover, the bending and safety factors after modifying lead direction were increased by 59.5% and 32.7%, respectively for the 1st planetary gear train, and 59.6% and 43.6%, respectively for the 2nd planetary gear train. In future studies, the optimal design of a compound planetary gear reducer for the final driving shaft is needed considering both the transmission error and tooth load distribution.