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- 저자 : 박성운 ( Seong Un Park ) (검색결과 23 건)
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백승윤 ( Seung-yun Beak ),박성운 ( Seong-un Park ),김태범 ( Tae-bum Kim ),김용주 ( Yong-joo Kim ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2
본 연구는 쟁기작업에 따른 실 견인력 데이터를 측정하고, 이를 이용하여 견인력 모델을 검증하고 분석하기 위하여 수행되었다. 실 견인력 데이터를 측정하기 위하여 로드셀로 구성된 육분력계를 이용하여 계측시스템을 개발하였다. 이론 속도와 실제속도를 사용하여 견인력 모델에 적용할 슬립률을 계산하기 위하여 차축 회전속도 측정센서와 GPS를 설치하였다. 또한 토양 경도를 측정하기 위하여 원추관입계(SC900, Spectrum, Wales)를 사용하여 원추관입지수(Cone Index, CI)를 측정하였다. 시험에 사용된 트랙터는 동양물산 105 HP급 트랙터(S07, TYM, KOREA)이며, 작업기는 8련 이랑 쟁기(WJSP-8, Woongjin, Korea)를 사용하였다. 포장시험은 전라북도 부안과 충청남도 당진에서 수행되었으며, 부안과 당진 필드 각각의 최대 슬립률은 41.69%, 68.84%로 계산되었으며, 원추관입지수는 평균 313.2 kPa, 493.2 kPa로 측정되었다. 견인력 모델은 농업생물공학회의 표준(ASABE Standard D497.4) 모델을 사용하였으며, 슬립률, 원추관입지수, 트랙터 제원을 모델에 적용하여 견인력을 계산하였다. 견인력 모델을 이용한 결과, 각각의 필드에서 최대 견인력은 31.24 kN, 34.47 kN으로 계산되었다. 또한 부하 측정시스템을 통해 견인력을 측정한 결과, 각각의 필드에서 최대 견인력은 29.66 kN, 31.00 kN으로 측정되었다. 슬립률이 높은 당진에서 견인력 모델을 통한 결과 값과 계측시스템을 통해 측정된 견인력이 모두 높게 나타났으며, 모델을 통한 결과가 계측된 견인력보다 약 1~3 kN 높게 나타났다. 향후 다양한 환경의 토양 조건에서의 견인력 데이터베이스를 구축한다면, 슬립률을 이용한 견인력 예측이 가능할 것으로 판단된다.
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플라우 경운 작업 시 토양 수분함량이 트랙터 견인 성능에 미치는 영향
김완수 ( Wan-soo Kim ),박성운 ( Seong-un Park ),최창현 ( Chang-hyun Choi ),김용주 ( Yong-joo Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
본 연구는 토양 수분함량이 트랙터 견인 성능에 미치는 영향을 구명하기 위하여, 견인 부하 데이터를 토양 수분함량에 따라 분류하고 견인 성능을 분석하는 것을 목적으로 수행되었다. 시험용 트랙터는 78 kW급 트랙터 (S07, TYM, Korea)를 사용하였으며, 견인 성능을 측정하기 위하여 견인 부하 계측 시스템을 구축하였다. 작업기는 8련 플라우를 사용하였으며, 단수는 M3 Low (7.09 km/h)로 설정하였다. 필드시험은 경기도 안성에 위치한 크기 4,000m<sup>2</sup> 논에서 수행하였으며, 시험지를 약 9m2의 크기로 구분하고 수분함량 측정센서를 이용하여 각 위치에서 수분함량을 3회 반복 측정하였다. 시험지의 수분함량은 약 20~50%의 범위로 나타났으며, 수분함량을 10% 범위씩 3개의 구간으로 구분하였다. 그 결과, 수분함량이 20~30%에서 30~40%, 40~50%로 각각 증가할 때 견인계수는 각각 5.8%, 9.3% 증가하였으며, 견인 효율은 각각 4.9%, 5.1% 감소하는 것으로 나타났다. 토양 수분함량이 증가할수록 슬립율은 증가하며, 일정 범위 이상의 높은 슬립율은 견인 효율 저하의 원인이 되는 것을 확인하였다.
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토양 수분함량 및 원추지수가 트랙터 작업 부하에 미치는 영향
김완수 ( Wan-soo Kim ),박성운 ( Seong-un Park ),최창현 ( Chang-hyun Choi ),김용주 ( Yong-joo Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
농업용 트랙터의 작업 부하는 토양 수분함량 및 원추지수와 같은 토양조건에 따라 다르게 나타난다. 본 연구는 토양 수분함량과 원추지수가 트랙터의 작업 부하에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행되었다. 본 연구에 사용된 부하 계측용 트랙터는 선행연구(Kim et al., 2019)에서 구축한 시스템을 활용하였으며, 작업기는 8련 이랑쟁기를 사용하였다. 실험 포장은 가로 세로 각각 3m 간격으로 9 m2 의 셀로 구분되었으며, 셀 내의 중앙 지점에서 토양 수분함량과 원추지수를 각각 3 반복 하여 측정하였다. 이때 토양조건 측정을 위한 센서는 수분계 및 원추관입계를 사용하였다. 원추지수는 쟁기 작업 경심인 20cm 까지 측정된 데이터의 평균값을 사용하였다. 필드 시험지에서 측정된 수분함량은 21.2~48.7%의 범위를 보였으며, 원추지수는 약 390~2905 kPa 의 범위로 나타났다. 수분함량과 원추지수는 전체 데이터의 범위를 각각 6개 및 9개의 구간으로 구분하였다. 그 결과, 수분함량이 증가할 때 슬립률은 34.7%, 차축 토크의 합은 8.8%, 견인계수는 9.3%까지 증가하는 것으로 나타났으며, 원추지수가 증가할 때, 슬립률은 25.9%, 차축 토크의 합은 6.0%, 견인계수는 8.6%까지 감소하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 토양 수분함량이 증가하고 원추지수가 감소할수록 트랙터 작업 부하가 높게 나타나는 것을 보여주었으며, 이는 향후 토양조건을 이용한 부하 예측 모델 개발에 활용 가능할 것으로 판단된다.
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정연준 ( Yeon Jun Jung ),박성운 ( Seong Un Park ),남규철 ( Kyu Chul Nam ),최창현 ( Chang Hyun Choi ),김용주 ( Yong Joo Kim ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2
최근 몇 년 동안, 동력 전달 시스템 설계를 최적화하고, 신뢰성을 향상 시키며, 개발 기간을 단축시키기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션 연구가 수행되고 있다(Han, et al., 2004). 컴퓨터 시뮬레이션 방법 중 하나인 유한요소법(FEM) 또는 유한요소해석(FEA)은 복잡한 형상의 물체를 단순한 블록으로 재구성하거나, 작고 이해하기 쉬운 유한개의 조각으로 나누는 방법을 기본으로 두고 있다. 유한요소법은 대수 방정식을 만들기 위해 차분 방정식을 사용하는 것이 아니라 적분 과정을 사용한다. 근사 연속 함수는 각 ‘요소(Element)’의 해를 나타내는 것으로 가정한다. 본 연구에서는 ANSYS Workbench를 이용하여 Element size의 크기 변화에 따라 Mesh Metric 및 Element Quality의 변화와 해석된 응력 분석을 수행하였다. 3D 모델은 개발 중인 무 수확기로 하였으며 방법은 접촉조건, 경계조건 등 Mesh조건을 제외하고 동일하게 진행하였으며, Mesh Element size를 2, 3, 4, 5, 7 mm 총 5가지 수준으로 설정하였다. 각각의 Element size에 따라 Mesh Metric의 Element Quality의 변화와 각 Element size에서 나타난 응력의 변화량을 분석하였다. 분석결과 Element Quality는 Element size가 2, 3, 4 mm 에서 0.75 이상으로 나타났고, 5, 7 mm 에서는 0.63 이하로 나타났다. 이는 요소의 크기가 작아질수록 요소의 한 변의 길이 대비 부피비가 높아지기 때문이라고 판단된다. 분석된 응력 결과는 7 mm에서 2 mm로 순으로 11.22, 13.28, 14.93, 16.28, 21.746 N/㎟로 나타났으며, 변화율은 18.37, 12.40, 9.07, 33.57%로 나타났다. 4 mm부터 Element Quality의 값이 0.75 이상으로 나타나 응력 변화율이 수렴될 것으로 예상했으나 2 mm에서 발산으로 나타났다. 이에 대한 정확한 원인을 아직 찾지 못하였으나, 향후 원인 규명과 ANSYS의 수렴기능을 활용하여 최적의 Element size와 Mesh 생성을 연구할 계획이다.
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50 kW급 트랙터 변속기의 베어링 예압 조건에 따른 베어링 내구수명 분석
백승민 ( Seung-min Baek ),박성운 ( Seong-un Park ),김용주 ( Yong-joo Kim ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1
본 연구는 트랙터 변속기 출력축의 테이퍼 롤러 베어링 초기 예압 조건이 출력축 베어링의 내구수명에 미치는 영향을 분석하기 위해 수행되었다. 트랙터 변속기의 시뮬레이션 모델은 기어트레인 해석 상용 소프트웨어를 이용하여 개발하였으며, 국내 50 kW급 트랙터 기계식 변속기 모델 제원을 이용하였다. 시뮬레이션 모델은 부변속, 4WD, 스파이럴 베벨기어로 구성하였으며, 엔진 동력은 4WD 구동에 따라 전·후 차축으로 전달된다. 출력축 베어링의 품번은 각각 볼베어링은 6307, 왼쪽 테이퍼 롤러 베어링은 30310J, 오른쪽 테이퍼 롤러 베어링은 32310J를 사용하였다. 베어링의 내구수명은 ISO 281 규격을 통하여 계산하였으며, 왼쪽 테이퍼 롤러 베어링의 예압량을 0~700 ㎛로 변화시킴에 따라 출력축 베어링 내구수명을 비교·분석하였다. 시뮬레이션 결과, 볼베어링의 내구수명은 약 10,000시간으로 일정하게 나타났다. 왼쪽 테이퍼 롤러베어링의 내구수명은 예압량 100 ㎛까지 약 14,000시간으로 일정하게 나타났으며, 이후 약 7,000시간까지 감소하는 것으로 나타났다. 반면, 오른쪽 테이퍼 롤러 베어링의 내구수명은 예압량 100 ㎛까지 약 12,000시간으로 증가하였으며, 이후 약 2,000시간으로 크게 감소하는 것으로 나타났다. 이에 따라, 본 연구에서는 트랙터 변속기 설계 요구 수명인 5,000시간을 만족시키기 위한 최적의 테이퍼 롤러 베어링 예압량은 100 ㎛로 판단하였으며, 향후 트랙터 변속기의 최적 설계를 위한 테이퍼 롤러 베어링 예압량 선정에 대한 기초 자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
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백승민 ( Seung-min Baek ),박성운 ( Seong-un Park ),최창현 ( Chang-hyun Choi ),김용주 ( Yong-joo Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
트랙터는 PTO를 이용하여 작업기에 동력을 전달함으로써 농작업을 수행한다. PTO 기어박스는 농작업에 따라 다양한 부하가 발생한다. PTO 기어의 치면 하중 분포는 PTO 기어박스의 요구 수명을 만족시키는 중요한 요소이며, 치면 하중 분포 계수가 작을수록 기어의 접촉 안전율은 증가한다(Peng et al., 2018). 이에 따라 농작업 부하에 따른 기어의 치면 하중 분포에 대한 분석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기어트레인 해석 상용 소프트웨어를 이용하여 농업용 트랙터 PTO 기어박스의 시뮬레이션 모델을 개발하고, 구동기어의 치면 하중 분포를 분석하였다. 본 연구에서는 70 kW급 트랙터 PTO 기어박스를 모델링 하였다. 시뮬레이션 조건은 트랙터 작업별 연간 이용 시간과 내구연한을 고려하여 2,736시간으로 입력하였으며, 엔진의 정격 부하 조건(70 kW@2,500 rpm)에서 실시하였다. 기어 치면의 접촉 패턴 해석은 ISO 6336: method B 규격을 통하여 계산하였다. PTO 1, 2, 3단 구동기어의 단위 길이당 하중의 최댓값은 각각 355 N/mm, 301 N/mm, 300 N/mm, 치면 하중 분포 계수는 각각 1.644, 1.625, 1.344, 접촉 안전율은 각각 1.185, 1.436, 1.458로 나타났다. PTO 1단 구동기어에서 단위 길이당 하중과 치면 하중 분포 계수가 가장 높게 나타났으며, 접촉 안전율은 가장 낮게 나타났다. PTO 단수가 증가함에 따라 단위 길이당 하중과 치면하중 분포 계수는 모두 감소하였으며, 접촉 안전율은 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구 결과를 고려하여 구동기어에 Micro-geometry optimization을 수행한다면 치면 하중 분포 개선 및 접촉 안전율 향상을 통해 PTO 기어박스의 원가 절감 및 최적 설계가 가능할 것으로 판단된다.
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트랙터 캐빈용 유공압 현가장치의 시험을 통한 특성 분석
최규정 ( Kyujeong Choi ),오주선 ( Joo Seon Oh ),박성운 ( Seong Un Park ),김흥섭 ( Heung Sub Kim ),박영준 ( Young-jun Park ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2
기존의 트랙터 캐빈 현가장치는 주로 고무 마운트를 사용하였다. 고무 마운트는 특성이 고정되어 있어서 승차진동 저감에 한계가 있기 때문에 최근에서는 노면 상태에 따라 현가장치의 특성을 바꿔서 승차진동을 저감할 수 있는 유공압 현가장치를 장착하려는 연구가 진행되고 있다. 유공압 현가장치는 비례제어밸브를 사용하여 감쇠력을 제어하므로 승차진동 최소화를 위해선 적절한 제어로직 개발이 필요하다. 하지만 제조사는 정확한 특성선도를 제공하지 않기 때문에 현가장치의 시험을 통한 특성 분석이 선행되어야 한다. 본 연구의 목적은 트랙터 캐빈용 유공압 현가장치에 대한 시험을 통해 강성계수와 감쇠계수를 확보하고 제어로직 개발에 활용 할 수 있는 해석모델을 개발하는 것이다. 가진 시험 장치를 사용하여 저속 왕복시험으로 변위-힘 특성(강성)을 얻었고 고속 왕복 시험으로 속도-힘 특성(감쇠력)을 얻었다. 고속 왕복 시험은 주파수 7개, 전류 8개 조건을 조합하여 총 56회의 시험을 수행하였으며 이를 종합하여 감쇠력 특성 선도를 구하였다.
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