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ISSN : 1598-6721(Print)
ISSN : 2288-0771(Online)
The Korean Society of Manufacturing Process Engineers Vol.20 No.5 pp.111-120
DOI : https://doi.org/10.14775/ksmpe.2021.20.05.111

Gear Analysis of Hydro-Mechanical Transmission System using Field Load Data

Jeong-Gil Kim*, Dong-Keun Lee*, Joo-Young Oh**, Ju-Seok Nam***,****#
*Smart Agricultural Machinery R&D Group, Korea Institute of Industrial Technology
**Safety System R&D Group, Korea Institute of Industrial Technology
***Department of Biosystems Engineering, Kangwon National University
****Interdisciplinary Program in Smart Agriculture, Kangwon National University
#Corresponding Author : njsg1218@kangwon.ac.kr Tel: +82-33-250-6497, Fax: +82-33-259-5561
15/03/2021 01/04/2021 07/04/2021

Abstract


A tractor is an agricultural machine that performs farm work, such as cultivation, soil preparation, loading, bailing, and transporting, through attached working implements. Farm work must be carried out on time per the growing season of crops. As a result, the reliability of a tractor’s transmission is vital. Ideally, the transmission’s design should reflect the actual load during agricultural work; however, configuring such a measurement system is time- and cost-intensive. The design and analysis of a transmission are, therefore, mainly performed by empirical methods. In this study, a tractor with a measurement system was used to measure the actual working load in the field. Its hydro-mechanical transmission was then analyzed using the measured load. It was found that the velocity factor, load distribution factor, lubrication factor, roughness factor, relative notch sensitivity factor, and life factor affect the gear strength of the transmission. Also, loading conditions have a significant influence on the reliability of the transmission. It is believed that transmission reliability can be enhanced by analyzing the actual load on the transmission, as performed in this study.



필드 부하를 활용한 정유압기계식 변속시스템의 기어 해석

김 정길*, 이 동근*, 오 주영**, 남 주석***,****#
*한국생산기술연구원 지능형농기계연구그룹
**한국생산기술연구원 안전시스템연구그룹
***강원대학교 바이오시스템기계공학전공
****강원대학교스마트농업융합학과

초록


    © The Korean Society of Manufacturing Process Engineers. All rights reserved.

    This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

    1. 서 론

    트랙터는 다양한 작업기를 부착하여 경운, 정지, 로 더, 베일러, 운반 작업과 같은 농작업을 수행할 수 있는 농기계로써 농작물의 생육 시기에 맞추어 적 기에 작업을 수행하는 것이 중요하다. 특히, 원활한 농작업을 위해서는 트랙터 부품 중 변속기의 신뢰 성 확보가 필수적인 요소이다. 변속기는 엔진의 고 속 저토크 동력을 농작업에 적합한 저속 고토크 동 력으로 변환시켜주는 핵심 동력전달요소이다. 엔진 동력은 변속기를 거쳐서 바퀴 및 PTO(Power Take-Off)로 전달되어 운전자가 원하는 작업 속도를 맞춰주고 로터베이터, 베일러 등의 작업기에 적합 한 회전동력을 공급해준다.

    작업환경이 불균일하며 큰 변동부하를 받는 농작 업의 특성상 변속기 내부의 동력 흐름 및 소요 동 력의 변화가 크며 이는 변속기의 소음 진동[1] 및 수명에 영향을 미친다. 특히 작업 부하는 토양조건 에 큰 영향을 받으므로[2] 신뢰성 있는 변속기 설계 를 위해서는 다양한 조건에서 실제 농작업 부하를 계측하고 그를 반영하여야 한다. 그러나 부하 계측 을 위한 시스템 구성에 많은 시간과 비용이 소요되 므로 주로 경험적으로 부하수준을 가정하여 변속기 의 설계 및 해석을 수행하고 있는 실정이다.

    부하 계측 및 분석 연구에서 Kim 등 (2012)은 엔 진식 트랙터를 전기식 트랙터로 변경하기 위하여 다양한 농작업 조건에서 엔진식 트랙터의 작업 부 하 특성을 분석하고 결과를 토대로 전기식 트랙터 에서는 2단 감속기 장착이 유리함을 보였다[3]. Kim 등 (2011)은 하이브리드 트랙터 개발을 위하여 트랙 터의 주작업을 선정하고 30kW급 계측형 트랙터 시 스템을 구축하여 동력전달요소와 유압장치의 부하 및 소요 동력을 분석하였다[4]. 계측 결과, 작업 부 하는 플라우 경운 작업에서 가장 컸고 로타리 경운 작업, 로더 작업이 뒤를 이었으며 소요 동력은 차 축(39%)에서 가장 컸고 PTO(37.5%), 주 유압장치 (16.4%), 보조유압 장치(7.1%)가 뒤를 이었다.

    시스템 설계 및 해석 연구에서 Park 등 (2016)은 정유압 유닛(HSU: Hydrostatic unit)의 사판각 변화 에 따라 무단변속기의 동력 흐름을 확인하기 위하 여 네트워크 해석 기법을 활용하여 각 구성 부품 (기어, 펌프, 모터 등)에 인가되는 토크 및 회전수를 확인하였으며, 상용 해석프로그램을 이용하여 검증 하였다[5]. Park 등 (2018)은 정유압기계식 변속기 (HMT: Hydro-mechanical transmission) 시뮬레이션 모델을 활용하여 유성기어트레인의 캐리어 핀홀 위 치 오차를 변화시키면서 유성기어간의 하중 분할을 해석하였다[6]. 이를 통해 캐리어의 핀홀 위치 오차 감소, 입력 토크 증가가 유성기어간의 하중 분할 특성을 향상시킴을 보였다. Baek 등 (2019)은 정유 압기계식 변속시스템의 유성기어트레인 모델을 활 용하여 정격 부하 및 속도 조건에서 유성기어트레 인의 강도를 해석하였다[7]. Lee 등 (2020)은 소형 전 기자동차용 감속기를 설계하기 위하여 기어의 모듈 과 잇수를 변화시키면서 기어의 구조 해석을 수행 하였다[8]. 이를 통해 기어의 안전계수를 만족시키는 최적의 기어제원을 선정하였다. Han 등 (2014)은 복 합유성기어의 시뮬레이션 모델을 활용하여 기어 소 재, 치폭을 변화시키면서 극한 조건과 관련 규격[9] 에 표기된 정격의 88% 조건에서 기어 강도를 해석 하였다[10]. 이를 통해 기어 소재 변경보다는 기어의 치폭 변화가 기어 손상을 해결하는데 효과적임을 보였다. 이상의 설계 및 해석 연구들에서는 주로 변속기의 정격 부하를 입력 부하로 사용하였다.

    기존 연구들에서는 계측과 설계/해석이 연계되지 않고 별도로 수행되었다. 즉, 계측 연구는 트랙터를 이용한 농작업시 부하 및 소요 동력 수준을 데이터 베이스화 하기 위한 목적으로 주로 수행되었으며, 설계 및 해석은 실제 계측된 부하를 사용하기보다 는 정격 부하를 입력 부하로 활용하여 다양한 설계 인자들의 영향을 살펴보았다. 특히, 계측된 실제 농 작업 부하 및 가속수명시험을 고려하여 해석을 수 행한 사례는 미미한 실정이다.

    본 연구에서는 계측용 트랙터를 활용하여 필드에 서 실제 농작업을 수행할 때의 부하를 계측하고, 그 를 활용하여 정유압기계식 변속시스템의 기어 해석 을 수행하였다. 이러한 방식을 통해 신뢰성 있는 변 속시스템 설계 및 해석이 가능할 것으로 판단된다.

    2. 시스템 해석을 위한 부하 분석

    2.1 부하 계측 시스템

    트랙터 변속시스템의 실부하 계측을 위해 트랙터 에 부하 계측 시스템을 장착하여 계측형 트랙터를 구성하였다. 계측형 트랙터는 동양물산의 S07모델 로써 4륜 구동형이며 정격동력은 78.3 kW, 공차 중 량은 3,985 kg, 크기는 4,225×2,140×2,830 mm (L×W×H)이다. 계측형 트랙터 전방에는 로더가 장 착되어 있으며 엔진 출력축의 토크와 회전수는 ECU (Engine Control Units)로부터 CAN (Controller Area Network) 통신을 이용하여 계측하였으며, 차축 의 토크와 회전수는 액슬 플랜지와 휠 사이에 토크 미터와 근접 센서를 부착하여 계측하였다. 또한 PTO축에 토크미터를 부착하여 로타리 작업 시 PTO축에 소요되는 토크와 회전수를 계측하였다. 주 요 계측용 센서들의 제원은 Table 1에 나타내었다.

    트랙터 후방의 3점 히치부에 육분력계[11]를 설치 하여 쟁기 작업 시 소요되는 견인력을 측정하였다. 또한 트랙터의 작업속도는 GPS (Global Positioning System)를 통하여 계측하였다. Fig. 1은 계측형 트랙 터의 전체 계측시스템 구성을 나타낸 것이며, Fig. 2는 육분력계의 장착 모습을 나타낸 것이다.

    2.2 부하 분석

    트랙터의 실부하를 계측하기 위한 시험 포장지는 충남 서산과 청양에 위치한 밭토양으로 포장지 면 적은 각각 97×55 m2, 100×40 m2이다. 두 포장지의 토성은 양질사토 (Loamy sand)로 동일하며 원추관 입기를 이용하여 측정한 결과 지면으로부터 20 cm 깊이에서의 토양강도는 서산 지역 1199 kPa, 청양 지역 2682 kPa로 나타났다.

    부하 분석은 트랙터를 이용한 농작업에서 가장 큰 부하가 소요되는 경운 작업을 대상으로 하였다. 경운 작업의 순서에 따라 쟁기 작업을 먼저 수행하 고 그 이후 로타리 작업을 수행하였으며 쟁기는 웅 진기계의 WJSP-8모델을, 로타리는 첼리의 E260 모 델을 사용하였다. 사용된 쟁기와 로타리의 제원은 Table 2에 나타내었다.

    트랙터의 부하 계측 시험 조건은 현지 농민이 주 로 작업하는 단수를 기준으로 설정하였다. 변속 단 수는 쟁기 작업은 M2-high와 M3-low를, 로타리 작 업은 L3-low와 L3-high를 적용하였다. PTO를 사용 하는 로타리 작업의 경우 PTO 단수는 1단과 2단을 적용하였다. Fig. 3은 로타리 작업을 수행하는 모습 을 보여준다. 트랙터 전방의 로더는 가장 높은 위 치까지 들어올린 상태에서 시험을 수행하였다. 각 단수별 시험은 동일한 조건에서 3회 실시하였으며 평균을 대푯값으로 사용하였다. 계측 데이터의 샘 플링 주파수는 100 Hz로 설정하였다. Fig. 4는 청양 에서 로타리 작업 시 계측 데이터들의 형태를 그래 프로 나타낸 것이다.

    차축 및 PTO에 대한 부하 분석은 계측된 부하 데이터를 하중기간분포 (LDD : Load Duration Distribution) 방법을 사용하여 분석하였다[12~14]. 하중 기간분포는 작용하는 하중의 크기별 빈도수 또는 작용시간분포를 나타낸 것으로 식 (1)을 이용하여 등가하중 및 등가회전수를 도출할 수 있다[14].

    P e q = P i p × n i N p N e q = 1 P e q p h i n i P i p
    (1)

    여기서, Peq는 여러 하중이 작용하는 것과 동일한 수명을 가지게 하는 하나의 등가하중, Pi는 계측된 i번째 하중의 크기, nii번째 하중의 빈도수 또는 작용시간, N은 작용하는 하중들의 빈도수의 총합 또는 작용시간의 총합, p는 피로손상지수, hi는 총 작용시간 또는 빈도수에 대한 i번째 하중의 작용시 간비 또는 빈도수비이다.

    쟁기작업의 견인동력은 육분력계에서 계측된 견 인부하와 작업속도를 이용하여 식 (2)로써 산출하였 다[11].

    H d = P h × S × ( 9.81 3600 )
    (2)

    여기서, Hd는 견인동력 [kW], Ph는 육분력계에서 계측된 견인하중 [kgf], S는 작업속도 [km/h]이다.

    Table 3은 식 (1)과 (2)를 활용하여 실제 농작업시 계측된 트랙터의 소요동력을 나타낸 것으로 지역 (서산 지역 S표기, 청양 지역 C표기)과 작업 종류 (쟁기작업 Plow표기, 로타리작업 Rotary표기), 동력 전달요소별 소요동력을 나타낸 것이다. 여기서, PTO와 차축 소요동력은 하중 기간 분포로부터 도출 된 등가토크와 등가회전수를 곱하여 결정하였다[15].

    서산 지역의 쟁기 작업에서의 엔진 소요동력은 정격동력 대비 69.2%로 나타났다. 엔진 소요동력 대비 전차축 동력은 30.35%, 후차축 동력은 40.63%, 견인동력은 23.54%로 나타났다. 로타리 작업에서 엔진 소요동력은 정격동력 대비 81.25%로 나타났 다. 엔진의 소요동력 대비 전차축 동력은 6.31%, 후 차축 동력은 6.13%, PTO 동력은 80.2%로 나타났다.

    또한 청양 지역의 쟁기 작업에서의 엔진 소요동 력은 정격동력 대비 63.96%로 나타났다. 엔진 소요 동력 대비 전차축 동력은 21.35%, 후차축 동력은 41.79%, 견인동력은 34.65%로 나타났다. 로타리 작 업에서의 엔진 소요동력은 정격동력 대비 80.91%로 나타났다. 엔진 소요동력 대비 전차축 동력은 6.09%, 후차축 동력은 6.77%, PTO 동력은 74.67%로 나타났다. 쟁기 작업에서는 차축 소요동력이 작업 기 견인에 소요되는 동력보다 높은 것으로 나타났 다. 또한 토양강도가 높은 청양 지역이 서산 지역 에 비해 작업기 견인에 더 많은 동력이 소요되는 것으로 나타났다.

    엔진 소요동력 대비 로타리 작업의 동력 비율은 서산 지역에서는 PTO가 80.2%, 차축이 12.44%를, 청양 지역에서 PTO가 74.67%, 차축이 12.86%를 차 지해 로타리 작업에서는 PTO의 소요동력이 차축 소요동력보다 높은 것으로 나타났다. 이는 쟁기 작 업에서는 쟁기날이 토양 속으로 삽입된 상태에서 끌고 가는 방식으로 토양을 경운하므로 쟁기를 견 인해 주기 위한 차축 동력이 많이 소요되는 반면, 로타리 작업의 경우 PTO축의 회전을 통해 경운날 을 회전시켜 토양을 경운하므로 PTO 동력이 많이 소요되는 것으로 판단된다.

    엔진 소요 동력 대비 전차축과 후차축의 소요동 력 차이는 쟁기 작업의 경우 지역에 따라 10.28%, 20.44%, 로타리 작업의 경우 지역에 따라 0.18%, 0.68%로 나타나 쟁기 작업에서 전차축과 후차축의 소요동력의 차이가 상대적으로 큰 것으로 나타났 다. 또한, 엔진 소요 동력은 쟁기 작업보다 로타리 작업에서 더 높은 것으로 나타났으며 이는 기존의 연구 결과와 일치한다[14].

    트랙터의 정격 동력 78.3 kW 기준으로 변속시스 템에서 소요되는 실동력인 후차축, PTO, 견인동력 을 활용하여 변속시스템의 해석을 수행하였다.

    3. 정유압기계식 변속시스템 해석

    3.1 시뮬레이션 모델

    해석 대상은 정유압기계식 변속시스템으로 가변 형 유압펌프와 고정형 유압모터로 구성된 유압 구 동부 (Pump-Motor part), 유성기어트레인으로 구성된 기계 구동부 (PGT part), 전진 3단 후진 1단의 기어 열로 구성된 부변속부 (Sub. shift part) 및 구동부인 차축 (Rear axle part)으로 이루어져 있다. 대상 시스 템의 형상은 Fig. 5에 나타내었다.

    Fig. 6은 정유압기계식 변속시스템의 동력 흐름을 보여준다. 엔진 동력과 유압 구동부의 동력을 이용 하여 작동하며, 유압 구동부에서 기계 구동부로 전 달된 동력은 유성기어트레인과 기어를 통하여 부변 속부로 전달되고, 부변속부로 전달된 동력은 부변 속부 기어열을 통하여 최종적으로 차축으로 전달된 다. 그림에서 z는 스퍼 기어나 헬리컬기어, b는 베 벨기어, 하첨자 s, p, r은 유성기어트레인의 선기어, 유성기어, 링기어를 의미하며, 하첨자 숫자는 기어 의 번호를 나타낸 것이다.

    Fig. 7은 기계 구동부의 유성기어트레인 구조를 보여준다. 엔진 동력은 가변형 유압펌프와 기어를 통해 유성기어트레인의 1단 링기어(zr1)로 전달되며, 동시에 고정형 유압모터와 기어를 통해 유성기어트 레인의 1단 선기어(zs1)로 동력이 전달된다. 유성기어 트레인은 1단 유성기어트레인의 유성기어(zp1)와 2단 유성기어(zp2)가 동축상에 위치하며, 2단 유성기 어(zp2)는 위상 차이에 의해 아이들 유성기어(zp2i)와 맞물린다. 이 때 아이들 유성기어(zp2i)와 동축상에 위치한 3단 유성기어트레인의 유성기어(zp3)로 동력 이 전달된다. 내부 클러치를 제어하여 3단 유성기 어트레인의 유성기어는 링기어(zr3)와 물리는 경우 부변속부 1단에, 선기어(zs3)와 물리는 경우 부변속 부 2단에, 유성캐리어(c)와 물리는 경우 부변속부 3단에 동력을 전달된다.

    3.2 시스템 해석

    정유압기계식 변속시스템 시뮬레이션 모델을 활 용하여 계측된 필드 부하와 설계 수명을 반영한 조 건 (case 1)과 정격 부하와 가속 계수를 반영한 조 건 (case 2)에서 해석을 수행하였다. Table 45에 각 해석 조건을 나타내었다. 정유압기계식 변속시 스템의 설계 수명은 B10 5,000시간이며, Table 5에 표기된 가속 계수를 반영한 수명은 변속시스템의 설계 수명, 신뢰 수준, 시료수, 불신뢰도, 형상모수, 가속 지수, 등가토크, 등가회전수를 이용하여 계산 하였다[13, 16]. 이 때 적용된 가속 계수는 45.64이며, 무고장 시험 시간 13,979.2시간을 기준으로 단수별 사용 비율을 고려하였다. 여기서, 사용 비율은 Kim 등 (2011)[17]의 연구 결과를 참고하여 동급 트랙터 의 사용 비율 및 제조업체에서 제공받은 변속시스 템의 단수별 사용 비율을 고려하여 결정하였다. 변 속시스템의 후진 모드는 사용 비율 및 부하율이 작 으므로 후진 모드의 비율을 전진 1단에 수명을 반 영하여 해석을 수행하였다. 또한 기존 문헌[18, 19]에 서 변속시스템의 주 고장모드는 기어의 손상으로 나타났으며 이를 고려하기 위하여 기어의 강도를 분석하였다. 기어 강도 평가는 ISO 6336 규격[13]을 활용하여 기어의 이뿌리 굽힘 응력과 면압 응력에 대한 안전계수를 분석하였으며, 관련 수식은 (3) ~ (8)에 나타내었다.

    σ F = σ F 0 K A K V K F β K F α
    (3)

    σ F G = σ F l i m Y S T Y N T Y δ r e l T Y R r e l T Y X
    (4)

    여기서, σF는 기어의 이뿌리 응력, σF0는 공칭 이뿌리 응력, KA는 적용 계수, KV는 동하중 계수, K는 이뿌리 응력에 대한 치면 하중 분포 계수, K는 이뿌리 응력에 대한 정면 하중 분포 계수이 다. σFG는 기어의 이뿌리 응력 한도, σFlim는 공칭 굽힘 응력, YST는 응력 수정 계수, YNT는 이뿌리 응 력에 대한 수명 계수, YδrelT는 재료의 상대 노치 민 감도 계수, YRrelT는 표면 거칠기의 상대 노치 민감 도 계수, YX는 치수 효과 계수이다.

    σ H = Z B , D σ H 0 K A K V K H β K H α
    (5)

    σ H G = σ H l i m Z N T Z L Z V Z R Z W Z X
    (6)

    여기서, σH는 기어의 접촉 응력, ZB, D는 기어 물 림 계수, σH0는 피치점에서의 공칭 접촉 응력, K 는 접촉 응력에 대한 치면 하중 분포 계수, K는 접촉 응력에 대한 정면 하중 분포 계수이다. σHG는 기어의 접촉 응력 한도, σHlim는 접촉에 대한 허용 응력, ZNT는 접촉 응력에 대한 수명 계수, ZL는 윤 활 계수, ZV는 피치 선속도 계수, ZR은 표면 거칠기 계수, ZW는 가공 경화 계수, ZX는 치수 효과 계수이 다.

    S F = σ F G σ F
    (7)

    S H = σ H G σ H
    (8)

    여기서, SF는 기어 이뿌리 굽힘 응력에 대한 안전 계수, SH는 기어 면압 응력에 대한 안전계수이다.

    Table 67은 기어 해석 결과로, 여기서,‘∞’로 표기된 부분은 토크에 의한 기어의 전달 하중이 작 아 안전계수가 매우 크다는 것을 의미한다. 분석 결과, case 1과 case 2에서 이뿌리 굽힘 응력에 대 한 안전계수의 경우 각각 z25와 z26, bg1과 bg2의 맞 물림에서, 기어의 면압 응력에 대한 안전계수의 경 우 z23과 z24의 맞물림에서 가장 작은 것으로 나타났 다. case 1과 case 2를 비교하였을 때 이뿌리 굽힘 응력에 대한 안전계수는 case 2, 면압 응력에 대한 안전계수는 case 1에서 더 낮게 나타났다. 이뿌리 굽힘 응력에 대한 안전계수의 최소값은 1.572, 면압 응력에 대한 안전계수의 최소값은 0.872로 나타났 다. 면압 응력에 대한 안전계수가 최소인 z23과 z24 기어를 기준으로 1-2단 조건에서 강도 평가 식에 표기된 계수들을 분석하여 Table 8에 나타내었다. 기어 강도 평가 시 입력 회전수의 차이에 의한 속 도 계수 (Zv), 입력 토크 차이에 의한 하중 분포 계 수 (K, K, K, K), 선속도로 인한 치면의 온 도 변화 및 윤활유 점도 변화에 의한 윤활 계수 (ZL), 유막으로 인한 치면 거칠기 변화에 따른 거칠 기 계수 (ZR)와 상대 노치 민감도 계수 (YδrelT, YRrelT), 입력 토크의 차이에 의한 수명 계수 (YNT, ZNT) 등의 영향으로 인해 두 해석 조건에서 차이가 발생하였다. 또한 2개의 해석 조건을 비교하였을 때 수명 계수 (YNT, ZNT)가 기어 강도 평가 결과에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

    4. 결 론

    본 연구에서는 필드에서 계측형 트랙터를 활용하 여 실부하를 계측하고, 부하 분석을 수행하였다. 부 하 분석 결과를 활용하여 변속시스템의 필드 부하 와 설계 수명을 반영한 조건 (case 1)과 정격 부하 와 가속 계수를 반영한 수명 조건 (case 2)에서 정 유압기계식 변속시스템의 해석을 수행하였다. 이를 통해 얻은 결론은 다음과 같다.

    • 1. 엔진동력이 각 요소로 전달될 때 쟁기 작업에서 는 차축에서 소요되는 동력이, 로타리 작업에서 는 PTO에서 소요되는 동력이 높은 것으로 나타 났다.

    • 2. 두 해석 조건을 비교하였을 때, 기어 강도 평가 시 속도 계수, 하중 분포 계수, 윤활 계수, 거칠 기 계수, 상대 노치 민감도 계수, 수명 계수가 영향을 미치는 것으로 나타났다.

    • 3. 두 개의 해석 조건 중 기어의 굽힘 강도는 case 2, 면압 강도는 case 1이 더 가혹한 환경임을 확 인하였으며, 이는 기어 강도 평가 시 수명 계수 의 영향이 크다는 것을 의미한다. 또한 기어 치 면의 강도가 정유압기계식 변속시스템의 내구성 에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

    • 4. 두 개의 해석 조건이 굽힘 강도와 면압 강도에 서로 다른 영향을 미치므로 신뢰성 있는 변속시 스템 설계를 위해서는 실부하와 가속계수를 모 두 고려한 조건에서 설계해야 한다.

    후 기

    본 논문은 뿌리·농기계 밀착형 기술개발지원사업 “부하 분석 및 구조 해석을 통한 토양경운 작업폭 조절 가변쟁기 개발(과제번호: IZ210032)”과제와 농 림축산식품부의 재원으로 농림식품기술기획평가원 의 농식품기술융합창의인재양성사업의 지원을 받아 연구되었음(과제번호: 320001-4).

    Figure

    KSMPE-20-5-111_F1.gif
    Field load measurement system
    KSMPE-20-5-111_F2.gif
    6-component loadcell mounted on the tractor
    KSMPE-20-5-111_F3.gif
    Field experiment of rotary tillage
    KSMPE-20-5-111_F4.gif
    Measurement data during rotary tillage
    KSMPE-20-5-111_F5.gif
    Configuration of hydro-mechanical transmission
    KSMPE-20-5-111_F6.gif
    Power flow of hydro-mechanical transmission
    KSMPE-20-5-111_F7.gif
    Structure of planetary geartrain (PGT)

    Table

    Specifications of measuring sensors
    Specifications of tillage implements
    Field load measurement result
    Analysis conditions reflecting field load and design life (Case 1)
    Analysis conditions reflecting rated load and acceleration factor (Case 2)
    Analysis results reflecting field load and design life (Case 1)
    Analysis results reflecting rated load and acceleration factor (Case 2)
    Factors affecting the gear safety factor in 1-2 stage conditions

    Reference

    1. Kim, B. S., Han, H. W. and Park, Y. J., “Experimental Analysis of Noise Characteristics of Electric Agricultural Utility Terrain Vehicle Gearbox,” Journal of Biosystems Engineering, Vol. 45, No. 4, pp. 432~439, 2020.
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