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잡곡 수확용 25 kW급 소형 콤바인 시작기 설계 제작
이범섭 ( Beom Seob Lee ),지금배 ( Keum Bae Ji ),김성찬 ( Sung Chan Kim ),유수남 ( Soo Nam Yoo ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1
현재 국내에 공급되고 있는 잡곡류 수확기는 보행형 예취기, 탈곡기 위주의 저능률 기계화 수준으로 고능률의 콤바인 수확기 개발이 필요하며, 특히 잡곡류가 소규모 경작지의 영세농가 위주로 재배되어 저가격의 소형 콤바인 수확기 개발이 절실히 요구되고 있다. 따라서 본 연구는 소규모 밭의 두류 및 잡곡 수 확작업에 적응성이 뛰어나며, 농기계 임대사업소의 활용도를 높일 수 있고, 여성과 고령자도 쉽게 운전할 수 있어 수확작업의 노동력을 크게 절감할 수 있는 저가격의 25kW급 자주식 소형 콤바인을 개발하고자 시작기를 설계 · 제작하였다. 시작기의 주요부로 엔진은 25kW/2600rpm 3기통 디젤엔진을 탑재하였으며, 동력전달부는 주변속 3단, 부변속 2단의 선택맞물림 기어식의 변속장치를 이용하였다. 주행부는 궤도형으로 조향클러치와 습식 원판식 제동장치를 채용하였다. 전처리부는 선단거리 1700 mm의 디바이더와 상하좌우 수동 조절되는 회전속도 약 42 rpm의 정오각형 릴로 구성하였으며, 전처리부의 최대 승강높이는 740 mm이었다. 작물이송부는 돌기부착 오거와 체인컨베이어로 구성되어 있으며, 탈곡부는 단동형 축류식의 직경 440 mm, 길이 1180 mm의 급동과 높이 65 mm, 지름 10 mm의 46개 강봉형 급치, 격자형 수망으로 구성하였으며, 회전속도는 약 325 rpm으로 작동하도록 하였다. 선별 · 정선부는 요동 · 송풍선별식으로 곡립판, 볏짚체, 곡립체, 송풍팬으로 구성하였고 송풍팬의 회전속도는 약 850 rpm, 요동진동수는 약 5.8 Hz로 작동하도록 하였다. 곡물이송부와 재처리부는 수평이송 외경 103 mm, 수직이송 외경 110 mm의 피치가 모두 82 mm인 스크류컨베이어를 이용하였으며, 곡물탱크는 용량이 250 로 2개의 배출구로 곡물을 포대에 담도록 하였다. 그 외 시작기는 운전조작부, 유압장치부, 전기장치부 등을 갖도록 설계 · 제작하였다. 전체적인 기체의 크기는 길이x폭x높이 3935x1900x2440 mm이었으며, 기체 중량은 약 1753 kg이었다. 콩 대상 기초 성능시험결과 시작기의 작업속도는 약 0.5 m/s, 작업능률은 약 11 a/h로 나타났다.
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최일수 ( Il Soo Choi ),최용 ( Yong Choi ),이범섭 ( Beom Seob Lee ),지금배 ( Keum Bae Ji ),윤영태 ( Young Tae Yun ),유수남 ( Soo Nam Yoo ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1
4륜 승용관리기는 보통 후방이나 전방에 작업기를 장착하여 작업하나 3륜 승용관리기는 작업기를 복부에 장착함으로 작업의 정밀도, 편이성, 관측의 용이성 향상과 함께 지상고 제고, 차폭 조절, 조향 등의 성능 개선을 기할 수 있다. 국내에서는 3륜 승용관리기용 복부 장착 부속작업기가 거의 개발되어 있지 않으며, 특히 두류 재배에 있어서 일관기계화 작업을 위한 관리작업기의 개발이 매우 필요한 실정이다. 승용관리기의 중경배토기에 의한 작업은 기존 인력에 의한 작업보다 약 87%의 노력을 절감할 수 있으며, 잡초방제 효과도 인력에 비하여 크게 떨어지지 않고, 수량도 증가하는 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구는 3륜 승용관리기에 적합한 복부장착형의 중경배토기를 설계 · 제작하였다. 3륜 승용관리기용 중경배토기는 승용관리기의 복부 PTO에서의 구동력 전달을 위한 연결 조인트, 중간축, 기어 및 체인 전동기구, 구동축으로 구성된 동력전달부, 4개의 로타리 날과 후방 1개의 배토날로 구성된 3조의 작업날, 로타리 날과 배토날의 경심 조절을 위한 3조의 바퀴, 흙의 비산 방지를 위한 로타리날 커버 및 케이스, 다양한 조간거리에 적응을 위한 조간조정 나사부, 3륜 승용관리기에의 부착을 위한 프레임 및 부착보조 작업기 이동용 바퀴장치 등으로 구성 설계 · 제작하였다. 로타리 날과 배토날은 기존시판 관리기용 날을 사용하였다. 로타리 날은 진행방향으로 회전하도록 하였으며, 날의 회전반경은 약330 mm, 조당 경운 폭은 약 230 mm 설계하였다. 최대 경심은 100 mm이며, 조간거리의 조절범위는 수동나사에 의하여 620~900 mm 범위로 무단조절 할 수 있도록 하였다. 중경제초기는 3륜 승용 관리기 복부의 평행링크에 부착되므로 작업기의 이동 및 부착 편이를 위하여 이동용 바퀴를 설치하였다. 제작된 중경배토기의 크기는 길이x폭x높이가 660x2072x880 mm, 중량은 약 200 kg으로 제작되었다.
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최일수 ( Il Soo Choi ),최용 ( Yong Choi ),이범섭 ( Beom Seob Lee ),지금배 ( Keum Bae Ji ),윤영태 ( Young Tae Yun ),유수남 ( Soo Nam Yoo ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1
3륜 승용관리기는 4륜 승용관리기에 비하여 작업기를 복부에 장착함으로 작업의 정밀도, 편이성, 관측의 용이성 향상과 함께 지상고 제고, 차폭 조절, 조향 등의 성능 개선을 기할 수 있다. 국내에서는 3륜 승용관리기용 복부 장착 부속작업기가 거의 개발되어 있지 않으며, 특히 두류 재배에 있어서 일관기계화작업을 위한 관리작업기의 개발이 매우 필요한 실정이다. 콩의 순 지르기 작업은 콩이 지나친 생육을 한 경우 미리 줄기의 윗부분을 제거하는 저심처리를 해주면 곁가지들의 왕성한 생육을 유도하여 많은 꼬투리를 얻고 쓰러짐도 줄어들어 수량을 높일 수 있다. 순 지르기 작업은 보통 낫이나 배부식 예취기를 이용하여 작업함으로 노동력이 많이 들고 작업부담이 심하여 개선이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구는 3륜승용관리기에 적합한 복부장착형의 순 지르기 작업기를 설계 · 제작하였다. 3륜 승용관리기용 순 지르기 작업기는 승용관리기의 복부 PTO에서의 구동력 전달을 위한 연결 조인트, 중간축, 기어 전동기구, 구동축으로 구성된 동력전달부, 2 조의 원판형 작업 날, 다양한 조간거리에 적응을 위한 조간조정 나사부, 3륜 승용관리기에의 부착을 위한 프레임 및 부착보조 작업기 이동용 바퀴장치 등으로 구성 설계 · 제작하였다. 원판형 칼날은 시판 중인 예취기의 외경 305 mm, 칼날 톱니 수 90개의 초경 비트 부착 날을 사용하였다. 작업 날의 승강높이는 150~540 mm 범위로 조절하도록 하였다. 조간거리의 조절범위는 수동나사에 의하여 660~860 mm 범위로 무단조절 할 수 있도록 하였다. 순 지르기 작업기는 3륜 승용 관리기 복부의 평행링크에 부착되므로 작업기의 이동 및 부착 편이를 위하여 이동용 바퀴를 설치하였다. 제작된 순 지르기 작업기의 크기는 길이x폭x높이가 514x1138x810 mm, 중량은 약 100 kg으로 제작되었다.
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최일수 ( Il Soo Choi ),최용 ( Yong Choi ),이범섭 ( Beom Seob Lee ),지금배 ( Keum Bae Ji ),윤영태 ( Young Tae Yun ),유수남 ( Soo Nam Yoo ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1
현재 국내의 경우 4륜 승용관리기가 개발되었으나 성능 미비와 편이성 부족으로 승용관리기 및 부속작업기 보급이 매우 저조한 상태이다. 3륜 승용관리기는 작업기 복부 장착으로 작업의 정밀도, 편이성, 관측의 용이성 향상과 함께 지상고 제고, 차폭 조절, 조향 등의 성능 개선을 기할 수 있다. 국내에서는 3륜승용관리기용 복부 장착 부속작업기가 거의 개발되어 있지 않으며, 특히 두류 재배에 있어서 일관기계화작업을 위한 관리작업기의 개발은 매우 필요한 실정이다. 승용관리기에 의한 중경제초는 잡초방제는 물론 물 빠짐과 토양 속 통기가 좋아지고, 지온 조절, 쓰러짐 방지, 부정근 발생을 조장하여 콩의 생육과 결실을 좋게 함으로써 수량이 증가되는 효과가 있다. 따라서 본 연구는 3륜 승용관리기에 적합한 복부장착형의 중경제초기를 설계 · 제작하였다. 3륜 승용관리기용 중경제초기는 승용관리기의 복부 PTO에서의 구동력 전달을 위한 연결 조인트, 중간축, 기어 및 체인 전동기구, 구동축으로 구성된 동력전달부, 중경제초를 위한 5개의 로타리 날과 후방 1개의 제초날로 구성된 3조의 작업날, 경심 조절을 위한 바퀴, 다양한 조간거리에 적응을 위한 조간조정나사부, 흙의 비산 방지를 위한 로타리 날 커버 및 케이스, 3륜 승용관리기에의 부착을 위한 프레임 및 부착보조 작업기 이동용 바퀴장치 등으로 구성 설계 · 제작하였다. 로타리 날은 기존 시판 관리기용 로타리중경 날을 사용하였는데 진행방향에 역으로 회전하도록 하였고, 날의 회전반경은 약 330 mm, 조당 경운폭은 약 250 mm, 최대 경심 100 mm로 설계하였다. 조간거리의 조절범위는 수동나사에 의하여 620~900mm 범위로 무단조절 할 수 있도록 하였다. 중경제초기는 3륜 승용 관리기 복부의 평행링크에 부착되므로 작업기의 이동 및 부착 편이성을 위하여 이동용 바퀴를 설치하였다. 제작된 중경제초기의 크기는 길이x폭x높이가 660x2072x880 mm, 중량은 약 200 kg으로 제작되었다.
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윤영태 ( Young Tae Yoon ),이창훈 ( Chang Hoon Lee ),유수남 ( Soo Nam Yoo ),이범섭 ( Beom Seob Lee ),지금배 ( Keum Bae Ji ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
현재 국내에 공급되고 있는 잡곡류 수확기는 보행형 예취기, 탈곡기 위주의 저능률 기계화 수준으로 고능률의 콤바인 수확기 개발이 필요하다. 특히 잡곡류가 소규모 경작지의 영세농가 위주로 재배되어 저가격의 소형 콤바인 수확기 개발이 절실히 요구되고 있다. 본 연구는 저가격의 자주식 소형 콤바인을 개발하고자 단동 축류식의 탈곡장치를 갖는 1차 시작기를 제작하였으나 성능이 미흡하여 복동 직류식의 탈곡장치를 갖춘 2차 시작기를 설계· 제작하고 기초성능을 분석하였다. 2차 시작기의 주요부로 엔진은 최대출력 22 kW/2600 rpm 3기통 디젤엔진을 탑재하였으며, 동력전달부는 주변속 3단, 부변속 2단의 선택맞물림 기어식의 변속장치를 이용하였다. 주행부는 궤도형으로 조향클러치와 습식 원판식 제동장치를 채용하였다. 전처리부는 선단거리 1200 mm의 디바이더와 상하 유압식, 좌우 수동식 조절되는 회전속도 약 45 rpm의 정사각형 릴로 구성하였으며, 전처리부의 최대 승강높이는 740 mm이었다. 예취부는 예취 폭 1200 mm 예취 날 피치 76 mm, 15개의 왕복동날로 구성하였다. 작물이 송부는 돌기부착 오거와 체인컨베이어로 구성하였고, 탈곡부는 복동형 직류·하급식으로 1차 급동 직경425 mm, 폭 485 mm, 2차 급동 직경 325 mm, 폭 485 mm의 급동, 높이 55 mm의 강선형 급치 각각 30, 20개, 격자형 수망으로 구성하였으며, 급동 회전속도는 약 500 rpm으로 작동토록 하였다. 선별·정선부는 요동·송풍선별식으로 송풍팬의 회전속도는 약 1540 rpm, 요동암 회전속도는 약 350 rpm으로 작동토록 하였다. 재처리부와 곡물이송부는 수평 이송장치로 스크류 컨베이어를, 수직이송장치로 버킷 엘리베이터를 이용하였다. 곡물탱크의 용량은 200 l로 포대에 곡물을 담도록 하였다. 전체적인 기체크기는 길이x폭x높이가 4210×1860×2300 mm이며, 기체 중량은 약 1680 kg이였다. 유채 대상 기초 성능시험 결과 시작기의 작업속도는 약 0.32 m/s, 작업능률은 약 10.3 a/h로 나타났으며, 이 때 곡립 손실비율 약 8.96%, 곡립구 중 손상립 비율 0.00%, 이물질 비율 약 2.64%를 나타냈다.
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이창훈 ( Chang Hoon Lee ),윤영태 ( Young Tae Yun ),김성찬 ( Sung Chan Kim ),유수남 ( Soo Nam Yoo ),이범섭 ( Beom Seob Lee ),지금배 ( Keum Bae Ji ),최일수 ( Il Soo Choi ),최용 ( Yong Choi ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
본 연구는 3륜 승용관리기 복부장착형의 경사원판식 정밀 콩 파종작업기를 설계·제작하여 장류 콩인대원 콩을 대상으로 설정 주간거리에 따른 작업속도별 파종성능을 분석하였다. 주간거리는 약 15, 20, 25cm 3수준으로 변속비를 설정하였으며, 파종기 작업속도는 약 0.6, 1.0. 1.7 m/s 내외의 3수준이가 되도록 변속장치를 설정하였고, 그 외 조간거리는 약 70 cm, 파종심은 약 3~4 cm, 주당 파종량은 약 2개 내외가 되도록 설정하였다. 주간거리를 약 15 cm로 설정하였을 때 작업속도 0.55, 0.83, 1.71 m/s에서의 파종성능은 평균 파종심이 각각 3.32, 2.78, 2.34 cm로, 평균 주간거리는 각각 15.48, 15.67, 15.69 cm로, 평균 주당 파종량은 각각 2.04, 2.16, 2.36 개로 나타났다. 주간거리를 약 20 cm로 설정하였을 때 작업속도 0.60, 1.05, 1.62 m/s에서의 파종성능은 평균 파종심이 각각 2.88, 2.66, 3.66 cm로, 평균 주간거리는 각각 20.52, 20.44, 22.04 cm로, 평균 주당 파종량은 각각 2.00, 2.04, 2.04 개로 나타났다. 주간거리를 약 25 cm로 설정하였을 때 작업속도 0.53, 0.96, 1.80 m/s에서의 파종성능은 평균 파종심이 각각 3.54, 3.84, 3.52 cm로, 평균 주간거리는 각각 20.52, 20.44, 22.04 cm로, 평균 주당 파종량은 각각 2.00, 2.04, 2.04 개로 나타났다. 또한 파종 후 출아 상황을 조사한 결과주간거리를 약 15 cm로 설정하였을 때 작업속도별로 평균 출아 주간거리는 각각 15.14, 15.10, 16.32 cm로, 평균 주당 출아 수는 각각 1.96, 2.00, 2.12 개로 나타났으며, 주간거리를 약 20 cm로 설정하였을 때는 작업속도별로 평균 출아 주간거리가 각각 20.32, 19.84, 20.45 cm로, 평균 주당 출아 수는 각각 1.90, 1.93, 1.97 개로 나타났고, 주간거리를 약 25 cm로 설정하였을 때는 작업속도별로 평균 출아 주간거리 각각 24.23, 24.44, 24.56 cm로, 평균 주당 출아 수는 각각 2.00, 1.89, 1.94 개로 나타났다. 본 연구의 3륜 승용관리기 복부장착형의 경사원판식 정밀 두류 파종작업기는 약 1.8 m/s의 파종 작업속도까지 주간 파종거리, 주당 파종량, 파종심, 출아 측면에서 매우 우수한 파종성능을 보인 것으로 판단되었다.
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