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- 저자 : 김효걸 ( Hyo-geol Kim ) (검색결과 5 건)
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운송 피치를 이용한 3점히치 부착용 분력계의 견인력-수직력 보정 방법
김효걸 ( Hyo-geol Kim ),심성보 ( Sung-bo Shim ),김연수 ( Yeon-soo Kim ),천수환 ( Su-hwan Cheon ),김영주 ( Young-joo Kim ),이상대 ( Sang-dae Lee ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
본 연구는 트랙터가 작업할 때 발생하는 힘을 계측하기 위한 3점 히치 부착용 분력계의 견인력-수직력 보정을 위해 수행되었다. 실제 필드 시험에서는 운송 피치에 따라 3점 히치 각이 달라지기 때문에 계측값에 오차가 발생한다. 운송 피치는 작업기 마스트와 가상 Y 연직선 사이의 각도로, 견인력과 수직력 방향 로드셀의 각도를 변화시켜 계측값과 실제 발생값이 차이가 나도록 하는 원인이 된다. 본 연구에서는 운송 피치각도를 기하학적 모델로 정리하여 계측 견인력과 수직력을 보정하는 방법을 개발하였다. 3점 히치의 2차원 기하학 모델에서 경심과 운송 피치는 하부 링크 각변위와 상부 링크 각변위를 변수로 갖는 함수로 정의되며, 상-하부 링크의 링크점, 히치점과 링크의 길이 등이 상수로 정의된다. 임의의 작업기 정보를 활용하여 시뮬레이션 결과 경심이 150mm일 때 -6.42, 200mm일 때 -7.28의 운송 피치가 각각 발생하였다. 운송피치는 서로 직교하게 설치된 견인력-수직력 방향 로드 셀의 각으로 나타나며 수직력 운송피치의 사인값은 반대 방향의 견인방향 분력으로 전환되고, 견인력 운송피치의 사인값은 수직분력으로 전환된다. 실험 결과 운송 피치가 -6.42일 경우 5.1%, -7.28일 경우 7.6%의 오차가 견인력과 수직력에서 각각 발생하였다. 따라서 정확한 계측 데이터를 얻기 위해서는 운송 피치각을 이용한 후보정이 필요하다고 판단되며, 후보정을 통해 실제에 더 가까운 계측 데이터를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
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작업기 동력 입력축 위치에 따른 유니버셜 조인트 각도 분석
김효걸 ( Hyo-geol Kim ),심성보 ( Sung-bo Shim ),김연수 ( Yeon-soo Kim ),김영주 ( Young-joo Kim ),이상대 ( Sang-dae Lee ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
본 연구는 트랙터-작업기 연결용 유니버셜 조인트의 교차각 비를 분석하기 위해 수행되었다. 조인트 연결부 축의 수직변위가 다르더라도 두 축이 평행하면 유니버셜 조인트의 교차각이 동일하나, 트랙터는 3점 히치의 승하강에 따라 작업기 동력 입력축의 각도가 실시간으로 변하기 때문에 교차각이 3점 히치의 승하강에 따라 달라진다. 교차각의 차이가 크면 소음과 진동이 크게 발생할 수 있다. 본 연구에서는 ISO 규격에 정의된 값들을 사용하여, 작업기 동력 입력축 위치에 따른 유니버셜 조인트 교차각의 코사인 비를 분석하였다. 교차각의 코사인 비가 0.95~1.05 사이일 때 운동이 안정적이며, 교차각 코사인 비는 ISO 730-1에 규정된 최소 운반높이와 하부 최대 지면높이에서 계산되었다. 작업기 동력 입력축과 하부 링크 히치점 사이의 수평, 수직 거리를 변수로 사용하였으며 이 값들은 ISO 5673-2에 의해 범위값으로 지정되어 있다. 시뮬레이션 결과, 변수의 값이 커질수록 하부 최대 지면높이에서는 코사인 비가 증가하고, 최대 운반높이에서는 감소하였다. 변수가 최소값일 때 하부 최대 지면높이에서 코사인 비는 0.921로 목표값을 만족하지 못하였고, 중간값과 최대값일 때 각각 0.956, 0.978로 목표값을 만족하였다. 승하강시 코사인 비는 하부 링크 히치점과 작업기 동력 입력축 수직 거리에 큰 영향을 받았으며, PTO 축과 작업기동력 입력축의 수직변위 차가 적을수록 1에 가까운 값을 나타내었다. 또한, 전 구간에서 변수를 조정하여도 운반높이에서는 코사인 비를 만족할 수 없었다. 따라서 작업기가 일정 높이 이상 승강하면 PTO 동력이 차단되어야 동력 연결부에 무리가 없을 것으로 판단된다. 또한, 본 연구를 통해 작업기 동력 입력축 위치와 PTO 축의 적절한 위치 선정이 가능하였다.
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김연수 ( Yeon-soo Kim ),김효걸 ( Hyo-geol Kim ),김용주 ( Yong-joo Kim ),김영주 ( Young-joo Kim ),이상대 ( Sang-dae Lee ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2
최근 농업기계 부하 관련 연구는 필드 시험을 통해 진행되고 있으나, 작업 경심 계측 및 그에 따른 분석방법은 개발되지 않아 관련 연구가 필요한 실정이다. 본 연구는 트랙터 쟁기작업 시 경심에 따른 부하 분석을 위해 수행되었으며, 시험을 위해 트랙터 작업안정성 평가 시스템을 구성하고, 경심에 따른 성능평가를 진행하였다. 트랙터 작업안정성 평가 시스템은 크게 광학 경심 계측 시스템(Optical Reference System)과 부하 계측 시스템으로 나뉜다. 실험은 쟁기작업을 대상으로 성능평가를 실시하였고, 총 작업구간에 대한 경심, 후륜 차축 부하, 견인력을 계측한 후 4가지 경심 구간(깊은 경심 2수준, 얕은 경심 2수준)으로 나누어 각 구간에 대한 후륜 차축 부하와 견인력에 대해 분석하였다. 본 시험 결과 전체 시험 시간은 32초가 소요되었으며, 평균 10.18cm의 경심을 보였다. 평균 경심을 기준으로 D1 (13.26cm), D2 (11.54cm), S1 (8.26cm), S2 (6.04cm), 각각 4수준의 경심구간으로 나누었다. 각 경심 구간에서의 후륜 차축 평균 토크는 평균 5,426.6 Nm, 5,032.87 Nm, 5,204.07 Nm, 4,940.69 Nm을 보였다. 후륜 차축 평균 회전속도는 13.79rpm, 13.76rpm, 13.79rpm, 13.79rpm을 각각 보였다. 후륜 차축 평균 출력은 10.57hp, 9.78hp, 10.15hp, 9.63hp를 각각 보였다. 또한, 평균 견인력은 16.00 N, 15.22 N, 15.62 N, 15.38 N를 각각 보였다. 날씨 등의 이유로 함수율 5%의 매우 건조한 조건에서의 실험이었음에도 불구하고 전체적으로 경심이 깊어질수록 차축 부하 및 견인력이 증가하는 경향을 보였다. 본 연구를 통해 개발된 경심을 통한 트랙터 부하분석방법을 활용하여 지역, 국가 및 작물에 따른 작업 경심에 따라 다르게 발생되는 부하를 고려한 연구에 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 향후 다양한 작업별, 토양별 분석을 통해 경심이 부하에 미치는 영향에 대해 시험 및 검증 할 계획이다.
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쟁기작업시 경심과 작업속도가 트랙터 부하에 미치는 영향 분석에 관한 연구
김연수 ( Yeon-soo Kim ),김효걸 ( Hyo-geol Kim ),천수환 ( Su-hwan Choen ),김영주 ( Young-joo Kim ),김용주 ( Yong-joo Kim ),이상대 ( Sang-dae Lee ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
농업용 트랙터의 부하는 토양물성치 및 농작업 조건에 따른 영향을 받는다. 따라서, 필드시험을 통해 설계부하를 확보하는 것은 농기계 설계 및 트랙터 작업 조건 선정의 관점에서 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 쟁기작업 중 경심과 작업속도가 트랙터 부하에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 본 연구에서는 경심, 작업속도 및 부하를 계측하기 위해 경심계측시스템과 부하계측시스템을 구성하였다. 또한, 쟁기작업 전 시험결과 분석구간 선정을 위해 토양물성치 분석 시험을 진행하였다. 쟁기작업은 작업기 제원상의 대상 작업속도인 5-8 km/h에 해당하는 세 단수(M2-High, M3-Low, M3-High)에서 실시하였다. 계측된 데이터는 경심 순으로 정렬한 뒤 토양물성치 시험 결과 경반층으로 추정되는 13-19 cm의 경심 구간을 대상으로 부하분석을 진행하였다. 각 시험단수에서 15.5, 16.4, 14.9 cm의 평균 경심과 12.9, 19.6, 33.6%의 직진방향 슬립율을 보였다. 시험결과 M2-High는 부하가 적게 발생했지만, 작업속도가 가장 느렸다. M3-High는 16cm 보다 깊은 경심에서 엔진 최대토크의 96% 이상을 보이며, 차축 회전속도의 급격한 감소 및 낮은 연료효율을 보였다. M3-Low에서의 시험결과가 엔진 최대토크 80-90% 이상의 높은 부하를 극복하면서도 가장 깊은 경심, 낮은 견인력, 높은 연료 효율, 가장 빠른 작업속도를 보였다. 이러한 결과를 보아, M3-Low가 쟁기작업 수행시 가장 적절한 작업단수라 판단된다. 따라서, 향후 필드 계측 부하의 농업용 트랙터의 신뢰성 기반 설계 적용시 M3-Low에서 계측된 부하 데이터를 활용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 향후 연구에서는, DEM 시뮬레이션을 활용하여 경운작업 시 토양-기계 영향 인자 조건이 트랙터 부하에 미치는 영향에 대해 분석 및 검증 할 계획이다.
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김연수 ( Yeon-soo Kim ),김효걸 ( Hyo-geol Kim ),김용주 ( Yong-joo Kim ),김정길 ( Jeong-gil Kim ),김태영 ( Tae-young Kim ),김영주 ( Young-joo Kim ),이상대 ( Sang-dae Lee ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
최근 국내 농촌의 인구고령화, 여성화로 인한 농촌노동력 감소 문제를 해결하기 위해 밭농업기계화에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대부분의 밭농업기계에 관현 연구는 필드 시험을 통해 진행되고 있다. 그러나 승용형 채소 정식기에 대한 성능평가 방법은 개발되지 않아 관련 연구가 필요한 실정이다. 본 연구는 밭농업 대표기계 중 하나인 승용형 채소 정식기의 성능평가 방법 중 주행성능평가방법을 개발하기 위해 수행되었으며, 시험을 위한 농기계 험로주행성능 계측 시스템을 구성하여 선진사 비교기대와 국내 개발사 제품의 주행성능평가를 진행하였다. 험로주행성능 계측 시스템은 DGPS, INS 센서, 가속도 측정 장치, 조향 토크 측정 장치, 답력 측정 장치, 제동 조작 레버 작동력 측정 장치, 소음 측정 장치, CAN 모듈, DAQ, 장거리 데이터 전송 장치 등으로 구성되어 있다. 계측 시스템을 활용하여 승용형 채소 정식기의 자체진동, 작업기 연결부 진동, 기대 소음, 브레이크 답력, 조향각 등의 동특성 요소를 대상으로 주행성능평가를 실시하였다. 험로주행성능 계측 시스템을 활용한 시험 결과값을 통해 선진사 비교기대와 국내 개발사 제품간 자체적인 조작성, 승강성과 같은 사용성 성능평가 요소를 비교·분석하였다. 시험 결과 국내 개발사 제품의 동특성 중 기대 진동, 브레이크 답력, 조향 토크 등은 비슷한 수치를 보였으나, 소음과 최대 조향각에서 선진사 제품 대비 약 1.32배, 1.51배의 차이를 보였다. 본 연구를 통해 개발된 승용형채소 정식기 주행성능평가방법을 활용하여 농업기계 시제품의 주행성능평가 체계를 확립하고 개발자의 연구개발 기간· 비용을 줄이는데 기여할 것으로 판단된다. 향후 실제 필드시험 결과값 분석을 통해 개발된 농업기계 주행성능평가 방법의 범용적인 적용 가능성을 검증 할 계획이다.
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