연구논문 Journal of Drive and Control, Vol.16 No.4 pp.23-31 Dec. 2019 ISSN 2671-7972(print) ISSN 2671-7980(online) http://dx.doi.org/10.7839/ksfc.2019.16.4.023 디스크플라우및로타리작업에따른 78 kw급트랙터 PTO 가혹도평가 Evaluation of PTO Severeness for 78 kw-class Tractor According to Disk Plow Tillage and Rotary Tillage 김완수 1 김용주 1 박성운 2 홍순중 3 김연수 1,4* Wan Soo Kim 1, Yong Joo Kim 1, Seong Un Park 2, Soon Jung Hong 3 1, 4* and Yeon Soo Kim Received: 10 Oct. 2019, Accepted: 06 Nov. 2019 Key Words:Agricultural Tractor( 농업용트랙터 ), Load Spectrum( 부하스펙트럼 ), Damage Sum( 손상합 ), Relative Severeness( 상대가혹도 ) Abstract: The purpose of this study was to evaluate the PTO severeness for an agricultural tractor during disk plow and rotary tillage. The PTO load measurement system was constructed with data acquisition and a PTO torquemeter. Field experiments were conducted at a combination of traveling speed (L3 Low, L3 High) and PTO speed (P1, P2). The load spectrum was generated using the rain-flow counting method, and the SWT method was used to consider the range and mean of the PTO load. The damage sum was calculated by applying a modified miner rule, which is a cumulative damage law. The relative severeness was expressed as the ratio of the lowest damage sum. Relative severeness was higher with the lower PTO gear stage, and higher driving gear stage and it was approximately 40-102 times higher for rotary tillage than disk plow tillage in the same gear stages. The relative severeness was 1010.12 in the rotary tillage under L3 High P1 based on the disk plow tillage under L3 Low P2. 기호설명 : equivalent torque, Nm : range of torque, Nm : mean of torque, Nm : total number of cycles of torque, cycles : number of cycles of measured torque, cycles/s : entire life of the tractor, year : annual usage time of tractor, h/year : stress, MPa : diameter of shaft, mm : number of cycles at stress, cycles : number of cycles of measured value at i, cycles : fatigue life of materials at i, cycles : damage sum * Corresponding author: kimtech612@gmail.com 1 Department of Biosystems Machinery Engineering, Chungnam National University, Daejeon, 34134, Korea 2 Research and Development Institute, Tongyang Moolsan Co. Ltd., Gongju, 32530, Korea 3 Department of General Education, Korea National College of Agriculture and Fisheries, Jeonju 54874, Korea 4 Convergence Agricultural Machinery Group, Korea Institute of Industrial Technology (KITECH), Gimje 54325, Korea Copyright C 2019, KSFC 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. 서론국내농업용트랙터는대당작업면적 18.9 ha, 가동율 74.3% 로 1) 이앙기, 콤바인등과같은주요농작업기계중사용빈도가매우높으며, 그비율은점차증가하고있다. 2-3) 농업용트랙터는부착작업기에따라경운, 정지및운반등다양한농작업을수행한다. 4-5) 트랙터는부착작업기의단순견인뿐만아니라동력취출장치 (Power-take off, PTO) 를통하여작업기 드라이브 컨트롤 2019. 12 23
디스크플라우및로타리작업에따른 78 kw 급트랙터 PTO 가혹도평가 구동에필요한동력을전달한다. 특히 78 kw 이상급대형트랙터의경우 PTO를이용한디스크플라우, 로타리, 베일러작업등과같은고부하농작업에주로사용된다. 트랙터는농작업에따라크기가크고불규칙한변동하중을받으므로신뢰성확보와내구성관점에서매우취약하며, 트랙터 PTO 축에서는가장큰변동부하의특징을나타낸다. 6-7) PTO 최적설계를위해서농작업시발생하는트랙터 PTO의부하데이터를계측하고가혹도를분석하는것이필요하다. 8) 농작업에따른트랙터의가혹도에관한연구는수행된사례가있으나, 대부분주행속도가변속기의가혹도에미치는영향에관한연구가주를이루었다. 8-9) Kim 등 (1998) 은주요농작업에따른변속기입력축의부하를계측하고가혹도를분석하였으며, 그결과가혹도가가장낮은도로운반작업대비로타리작업이 94.7배가혹하게나타났다고보고하였다. 9) Han 등 (1999) 은일반농지와습답에서의로타리작업에따른변속기입력축가혹도를평가하였으며, 습답에서일반농지대비 2~10배가혹하다고보고하였다. 8) PTO 부하가혹도에관한연구는일부수행되었으나, 대부분 40 kw급미만의트랙터를대상으로하였다. 10) Kim 등 (2011) 은 30 kw급트랙터의로타리경운작업시 PTO 변속단수에따른 PTO 가혹도를평가하였으며, 그결과 PTO 1단대비 2단의가혹도가더높게나타나, PTO를저속으로작업하는것이수명에더유리하다고보고하였다. 10) 위와같은선행연구를볼때, 가혹도평가는동력전달시스템의수명평가및최적설계등에활용이가능할것으로판단되나, 아직까지 78 kw급대형트랙터의 PTO 가혹도에관한연구는부족한실정이다. 8) 이는, 국내트랙터의주요생산기종이 78 kw급이하에집중했기때문으로판단된다. 11-12) 그러나, 전세계적인농업환경의대형화및규모화등을고려할때, 지속적으로시장규모가성장하고있는 78 kw급트랙터의농작업부하에관한연구는필요한실정이다. 13) 따라서, 본연구는국내 78 kw급트랙터에서가장빈번하게사용되는디스크플라우및로타리작업시트랙터 PTO 부하가혹도를평가하기위하여수행되었으며, 주요목적은 1) PTO 토크데이터수집시스템개발및필드시험을통한부하데이터수집, 2) 부하스펙트럼및손상합분석, 3) 디스크플라우및로타리작업에따른 PTO 부하가혹도평가를수행하는것이다. 2. 부하계측시스템및필드시험 2.1 트랙터동력전달시스템 트랙터동력전달시스템은 Fig. 1과같이구성되어있으며, 엔진동력은트랙터구동을위한구동축 (Driving axle), 부착작업기에동력을전달하기위한 PTO축 (PTO axle), 작업기승하강을위한주유압펌프, 조향및윤활을위한보조유압펌프로분기되어사용된다. PTO는트랙터로부터부착작업기에회전력을기계적으로전달하기위한장치로서최초의표준위치는후방 (Rear PTO) 이였으나, 최근에는목적에따라전방 (Front PTO) 및중간 (Mid PTO) 위치에설치하는경우도있다. 본연구에서는후방에 PTO가설치된트랙터를사용하였다. Fig. 1 Schematic diagram of tractor power transmission system 2.2 부하계측시스템 본연구에서는 78 kw급대형트랙터 (S07, TYM Co Ltd., Korea) 를사용하였다. 트랙터 PTO의최대출력은 2300 rpm에서 69 kw이며, 정격토크는 1단및 2단에서각각 1157, 837 Nm이고주요제원은 Table 1과같다. PTO 부하계측시스템은 PTO 토크미터 (MW B 5 knm, Manner, Germany) 와데이터수 Table 1 Specifications of 78 kw tractor Item Specifications Length Width Height (mm) 4225 2140 2830 Weight (kg) 3985 Engine Rated power (kw) 78@ 2300 rpm PTO Max. power (kw) Rated torque (Nm) 69@ 2300 rpm 1 st : 1157 2 nd : 837 24 Journal of Drive and Control 2019. 12
김완수 김용주 박성운 홍순중 김연수 Table 2 Specifications of implements Fig. 2 PTO torquemeter installed in PTO axle 집장치(CRONOS compact CRC-400-11, IMC, Germany) 로 구성되었다. PTO 토크미터는 Inductive 방식의 무선 텔레메트리(Telemetry) 방식으로 최대 토크 5 knm, 최대 회전속도 10,000 rpm까지 측정이 가능하 며, 트랙터 PTO 축에 Fig. 2와 같이 설치되었다. 2.3 필드시험 트랙터 농작업에 따른 PTO 부하 데이터를 수집하 기 위한 필드시험은 Fig. 3과 같이 2018년 7월 약 3000 m2 (30 100 m) 크기의 Site Ⅰ(전라북도 김제 시)에서 디스크플라우 경운 작업과 2018년 5월 4000 m2 (40 100 m) 크기의 Site Ⅱ(충청남도 청양군)에 서 로타리 작업을 대상으로 수행하였다. 디스크플라 우 경운 작업은 PTO의 동력을 이용하여 원형 판을 작업 진행 방향에 대하여 일정한 각도를 유지하게 흙을 갈아엎어 땅을 고르게 하는 작업이며, 로타리 경운 작업은 PTO의 구동력으로 로타리의 경운 Item Disk plow Rotavator Company (model) Yeongjin (YDP 802L-H) CELLI (E260) Length Width Height (mm) 1745 2625 1070 860 2760 700 Working width (cm) 245 250 Number of disc 10 60 Mass (kg) 573 715 축을 회전시켜 경운 날로 토양을 경운 및 쇄토하는 작업이다. 본 연구에 사용된 작업기는 국내 78 kw급 트랙터에 사용되는 사양을 갖고 있으며, 작업기의 주 요 제원은 Table 2와 같다. 필드시험 시 주행 단수 및 PTO 단수는 실제 수요 자의 설문조사를 통하여 디스크플라우와 로타리 작 업 시 가장 빈번하게 사용되는 단수인 L3 Low (2.38 km/h) 및 L3 High (2.83 km/h)로 선정하였고, PTO 단 수는 1단(540 rpm) 및 2단(750 rpm)으로 선정하였다. 경심은 국내 농작업이 주로 사용하는 경운 깊이인 17 cm 수준을 유지하였으며, 농작업은 작업자의 숙 련도에 따라 부하 변동에 영향을 주기 때문에, 데이 터의 신뢰성 확보를 위해 실제 농민에게 작업을 의 뢰하여 진행하였다. 2.4 토양환경 분석 농작업은 토양환경 조건에서 작업을 수행하기 때 문에 부하 가혹도 분석 시 어떤 특성을 갖는 토양에 서 작업을 수행했는지가 중요하다. 본 연구에서는 Table 3과 같이 토성, 원추지수에 대하여 분석을 수 행하였다.14) 토성은 충남대학교 농업과학연구소 토양 분석센터에 의뢰하여 미농무성(USDA)법에 따라 분 석하였으며, 원추지수는 cone penetrometer (SC900, Spectrum Technology, USA)를 이용하여 0~25 cm 범 Fig. 3 Field experimental of disk plow tillage (left) and rotary tillage (right) 위에서 5 cm 간격으로 측정하였다.15-16) 이때, 토성은 필드 시험지 내의 균일하게 선정된 임의의 구간에서 Table 3 Soil conditions for disk plow tillage and rotary tillage Soil texture Site Type Cone index (kpa) by depth (cm) Ratio of soil (%) sand silt clay 0 5 10 15 20 25 Ⅰ Loamy sand 77.96 19.92 2.12 84 345 569 1131 1020 954 Ⅱ Loamy sand 84.13 13.85 2.02 154 961 1852 2827 2682 423 드라이브 컨트롤 2019. 12 25
디스크플라우및로타리작업에따른 78 kw 급트랙터 PTO 가혹도평가 채취한시료를대상으로하였으며, 원추지수는필드시험지내균일하게구분된 15개의위치에서측정된데이터의평균값을사용하였다. Site Ⅰ, Ⅱ의토성은양질사토 (Loamy sand) 로나타났으며, 양질사토는점토 (Clay) 의함량이적고모래 (Sand) 를많이포함하고있어점착력이약한특징이있다. 국내논토양은대부분양질사토와같은양토계열로알려져있으며, 본연구에서선정한필드시험지는국내논토양의대표적인토성을가진것을확인하였다. 17) 3. 가혹도평가방법 3.1 부하스펙트럼트랙터 PTO 토크는작업에따라변동이심하고비주기적인특징을가지며, 비주기적인토크는여러토크사이클이결합되어있으므로이를구성하는토크사이클의크기와빈도수를고려하여주파수함수로써표현되어야한다. 시간함수로표현된토크의크기를주파수성분으로분해하기위해서는일정한크기의토크가발생한횟수를정확하게카운팅해야하며, 이를위하여본연구에서는기계요소시스템의누적손상및수명평가분야에서널리사용되는낙수계수법 (Rain-flow counting) 방법을이용하였다. 18) 낙수계수법은피로해석소프트웨어 (ncode Glyphworks 13.1, HBM, United Kingdom) 를이용하였으며, PTO 토크는진폭 (Range), 평균 (Mean), 빈도수 (Cycles) 의 3D-Map으로표현하였다. 부하스펙트럼은농작업시발생하는변동부하조건을고려하기위하여평균토크와토크데이터의진폭을반영할수있는식 (1) 과같은 SWT (Smith-Watson Topper) 법을이용하여공칭토크를계산하였다. 19) 이때, 부하스펙트럼은측정된부하의최대및최소값을고려하여 32등분하여나타냈다. 10) 또한, 부하스펙트럼의공칭토크는 PTO 정격토크에대한비율로표현하였으며, PTO 정격토크는 1단및 2단에서각각 1157 Nm, 837 Nm 이다. 여확대하였다. 이때, 연간작업시간은 38.9 시간 1), 내용연수는 8년을적용하였다. 20) (2) 여기서, 은총트랙터수명시간을반영한빈도수 (cycles), 은계측한데이터의빈도수 (cycles/s), 은트랙터내용연수 (year), 는트랙터연간작업시간 (h/year) 을나타낸다. 3.2 상대가혹도디스크플라우및로타리작업에따른상대가혹도 (Relative severeness) 는 Fig. 4와같이 PTO 토크데이터수집, 낙수계수법을이용한부하빈도수집계, SWT법을적용한부하스펙트럼산출, S-N 선도기반의손상합 (Damage sum) 을계산하고이를비율로써표현하여상대가혹도를계산하였다. 또한, 가혹도계산을위해서는토크를응력으로변환해야하며 21), 본연구에서는식 (3) 을이용하여부하스펙트럼의토크값을응력으로변환하였다. 이때, PTO 축의직경은 34.82 mm로적용하였다. PTO축의재질은 SCM420H로, 재료의 S-N 곡선은선행연구에서제시된식 (4) 를활용하였다. 9) 손상합은식 (5) 와같이누적손상법칙인수정마이너법칙 (Modified miner rule) 을이용하여부하스펙트럼에서계산된각각의응력값에대한손상합을합산함으로써전체손상합을계산하였다. 이때, 손상합은계측된사이클의수를재료의피로수명으로나눠줌으로써계산하였다. 또한, 각각의작업조건에따른가혹도를평가하기위해상대가혹도를평가하였으며, 이때상대가혹도는손상합이가장낮은조건에대한상대적인비율로써나타냈다. 21) (1) 여기서, 은공칭토크 (Nm), 는토크의진폭 (Nm), 은평균토크 (Nm) 를나타낸다. 본연구에서사용한부하데이터는총트랙터수명대비상대적으로낮은시간동안에측정된데이터이므로, 측정된부하데이터의빈도수를식 (2) 와같이연간작업시간및트랙터내구연한을고려하 Fig. 4 Procedures for severeness evaluation of tractor PTO 26 Journal of Drive and Control 2019. 12
김완수 김용주 박성운 홍순중 김연수 (3) 리작업시 PTO 토크는정격토크대비최대 158% 이상높게나타난것을알수있다. 여기서, 는응력 (MPa), 는공칭토크 (Nm), 는축의직경 (mm) 을나타낸다. log (4) 여기서, 은일정응력조건에서재료가허용할수있는빈도수 (Cycles) 를나타내며, 는응력 (MPa) 을나타낸다. (5) Fig. 6 Representative load profile of rotary tillage under the L3 High P1 여기서, 은빈도수 (Cycle), 는피로수명 (Cycle), 는손상합 (Damage sum) 을나타낸다. 4. PTO 부하분석및가혹도평가 4.1 작업부하분석 4.1.1 디스크플라우경운작업 Fig. 5는 L3 High P1 단수에서디스크플라우경운작업시발생하는 PTO 토크데이터를나타냈다. PTO 토크는작업구간에서약 200~900 Nm의범위로나타났으며, PTO 1단에서정격토크가 1137 Nm인것을고려할때정격대비 18~79% 의토크를사용한것으로나타났다. 4.1.3 작업및단수별 PTO 부하분석결과 Table 4는디스크플라우경운작업및로타리경운작업시 PTO 평균토크분석결과를나타낸다. PTO 토크는동일한주행단수에서 PTO 단수가낮을수록, 주행단수가높을수록증가하는것으로나타났다. 디스크플라우작업시 PTO 토크는단수에따라 430.83~463.87 Nm의범위로나타났고, 최대약 1.077 배의차이를보여단수에따른변화폭이크지않은것을알수있다. 로타리작업시 PTO 토크는 707.83~1055.45 Nm의범위로나타났고, 최대 1.491배의차이를보였다. 로타리작업토크는동일단수조건에서디스크플라우작업대비약 1.64~2.29배높은것으로나타나, 디스크플라우작업대비로타리작업시 PTO 부하가더큰것을알수있다. 이는, 디스크플라우작업은원판을이용하여흙을일정한각도로갈아엎지만, 로타리작업은경운날을이용하여토양을쇄토하므로, 로타리작업시 PTO 부하는토양에더직접적인영향을받는가혹한조건이기때문인것으로판단된다. 따라서, PTO 토크는주행단수보다 PTO 단수와작업기의종류에크게영향을받는것을알수있다. Fig. 5 Representative load profile of disk plow tillage under the L3 High P1 4.1.2 로타리경운작업 Fig. 6은 L3 High P1 단수에서로타리경운작업시발생하는 PTO 토크데이터를나타냈다. PTO 토크는작업구간에서약 300~1800 Nm의범위로나타났으며, 이는정격토크의 26~158% 를의미하여로타 Table 4 PTO averaged torque analysis by implements and gear stages (Unit : Nm) Working type Disk plow tillage Rotary tillage Gear PTO gear stages P1 P2 L3 Low 457.06 430.83 L3 High 463.87 440.26 L3 Low 1048.79 707.83 L3 High 1055.45 803.28 드라이브 컨트롤 2019. 12 27
디스크플라우및로타리작업에따른 78 kw 급트랙터 PTO 가혹도평가 4.2 부하스펙트럼분석 4.2.1 디스크플라우경운작업디스크플라우경운작업에따른낙수계수법분석결과는 Fig. 7과같이나타났다. PTO 토크의평균과진폭은모든단수에서각각 100~800 Nm, 0~950 Nm 의범위를보였다. 가장높은빈도수를나타내는평균부하의범위는네단수모두에서 400~500 Nm로나타났으며, 진폭은 L3 Low P1, L3 High P1에서 150~200 Nm의범위를보였으며, L3 Low P2, L3 High P2에서 0~100 Nm의범위를보였다. 디스크플라우작업시 PTO 토크의진폭은 2단대비 1단에서더큰변화를보이는것을알수있다. 에서 L3 High로증가할때, 각각 1.15배증가및 0.012배감소하는것으로나타났다. 토크비는모든단수조건에서 1보다낮은범위로나타나, 정격토크대비낮은토크범위를보이는것으로나타났다. Fig. 8 Load spectra according to gear stages during disk plow tillage 4.2.2 로타리경운작업로타리경운작업에따른 PTO 토크의낙수계수법분석결과는 Fig. 9와같이나타났다. PTO 토크의평균은 PTO 1단에서각각 50~1450 Nm, 500~1500 Nm Fig. 7 Results of rain-flow counting at each gear stages during disk plow tillage 디스크플라우작업에따른각작업단수별부하스펙트럼은 Fig. 8과같이나타났다. 정격대비 PTO 최대토크비는 L3 Low P2 및 L3 High P2에서각각최대 0.678, 0.67로나타났으며, L3 High P1 및 L3 Low P1에서는각각 0.596, 0.519로나타났다. 주행단수 L3 Low에서 PTO 단수가 1단에서 2단으로증가할때최대토크비가약 1.31배증가하는것으로나타났으며, L3 High 단수에서는 PTO 단수가 1단에서 2단으로증가할때최대토크비는약 1.12배증가하는것으로나타났다. PTO 1단및 2단에서는주행단수 L3 Low Fig. 9 Results of rain-flow counting at each gear stages during rotary tillage 28 Journal of Drive and Control 2019. 12
김완수 김용주 박성운 홍순중 김연수 의범위를보이며, 진폭은두단수모두에서 0~1700 Nm의범위를나타냈다. PTO 2단에서 PTO 토크의평균은 50~1200 Nm의범위를보이며, 진폭은각각 0~1750 Nm, 0~1400 Nm의범위를나타냈다. 가장높은빈도수를나타내는평균부하의범위는 PTO 1단및 2단에서각각 900~1200, 700~900 Nm로나타났으며, 진폭은 PTO 1단및 2단에서각각 0~500, 0~50 Nm로나타났다. 로타리작업시 PTO 토크의진폭은 2단대비 1단에서약 10배더높게나타났다. 로타리작업에따른각작업단수별부하스펙트럼은 Fig. 10과같이나타났다. 정격대비 PTO 토크비는 L3 High P1 및 P2에서각각최대 1.22, 1.19로나타났으며, L3 Low P1 및 P2에서각각 1.11, 1.06으로나타났다. PTO 단수가 1단에서 2단으로증가할때 L3 Low 및 L3 High 단수에서최대토크비는각각약 0.045배및 0.025배감소했다. PTO 1단및 2단에서는주행단수 L3 Low에서 L3 High로증가할때, 최대토크비는각각 1.10배및 1.12배증가하는것으로나타났다. 디스크플라우작업과는달리모든단수조건에서최대토크비가정격토크보다높은결과를보이는것으로나타났다. 조건에서 5.64배 L3 High 조건에서 4.06배증가하는것으로나타났다. 또한, 주행속도가 L3 Low 단에서 L3 High 단으로약 1.19배증가할때, 상대가혹도는 PTO 1단에서 1.75배, PTO 2단에서 2.43배증가하는것으로나타났다. Fig. 11 Relative severeness according to gear stages during disk plow tillage 4.3.2 로타리경운작업로타리작업에따라상대가혹도는디스크플라우작업과마찬가지로손상합이가장낮은 L3 Low P2 를기준으로비율로써나타냈으며그결과는 Fig. 12 과같다. 상대가혹도는 L3 High P1, L3 Low P1, L3 High P2에서각각 14.20, 4.88, 1.39으로나타났다. PTO 속도가약 0.28배감소할때, 가혹도는 L3 Low 조건에서 4.88배, L3 High 조건에서 10.22배증가하는것으로나타났다. 또한, 주행속도가 L3 Low 단에서 L3 High 단으로약 1.19배증가할때, 상대가혹도는 PTO 1단에서 2.91배, PTO 2단에서 1.93배증가하는것으로나타났다. Fig. 10 Load spectra according to gear stages during rotary tillage 4.3 상대가혹도평가 4.3.1 디스크플라우경운작업디스크플라우작업에따른상대가혹도는 Fig. 11 과같이손상합이가장낮은 L3 Low P2 단수를기준으로비율로써나타냈다. 상대가혹도는 L3 High P1, L3 Low P1, L3 High P2에서각각 9.87, 5.64, 2.43으로나타났다. 상대가혹도는 PTO 단수가낮고, 주행단수가높을수록더높게나타났다. PTO 속도가 2단에서 1단으로약 0.28배감소할때, 가혹도는 L3 Low Fig. 12 Relative severeness according to gear stages during rotary tillage 드라이브 컨트롤 2019. 12 29
디스크플라우및로타리작업에따른 78 kw 급트랙터 PTO 가혹도평가 4.3.3 부하가혹도평가디스크플라우및로타리작업에따른부하가혹도평가결과는 Fig. 13과같다. 상대가혹도는가장낮은손상합을보이는 L3 Low P2 단수에서의디스크플라우작업을기준으로비율로써표현하였다. 상대가혹도는전체적으로로타리작업이디스크플라우작업보다높게나타났으며, 주행단수가높고 PTO 단수가낮을수록높게나타났다. 동일한단수조건에서상대가혹도는디스크플라우작업대비로타리작업에서약 40~102배높게나타났다. 상대가혹도는디스크플라우작업 L3 Low P2 단수대비로타리작업 L3 High P1 단수에서가장높은값인 1010.12를보였으며, 이는디스크플라우작업대비로타리작업이 PTO 수명에 1000배이상가혹한영향을미치는것을알수있다. PTO 가혹도는작업기및작업단수에따라다른결과를보여주었으며, 전체적으로로타리작업이디스크플라우작업대비 PTO 수명에큰영향을미치는것으로나타났다. 또한, 두작업모두에서주행단수및 PTO 단수를낮을것을사용하는것이낮은상대가혹도를보여 PTO 수명에더유리한것으로나타났다. Fig. 13 Evaluation of relative severeness according to gear combinations during tillage operations 5. 결론본연구는디스크플라우작업과로타리작업에따른트랙터 PTO 가혹도를평가하기위하여 PTO 부하계측시스템을구성하고필드시험을통하여부하데이터를수집하고가혹도분석프로세스를통해 PTO 가혹도를평가하였으며, 주요결과는다음과같다. (1) PTO 토크는디스크플라우작업및로타리작업시 PTO 속도가낮고, 주행속도가증가할경우증가하는것으로나타났다. 디스크플라우작업및로타리작업시 PTO 토크는단수에따라각각 430.83~463.87 Nm, 707.83~1055.45 Nm의범위로나타났다. PTO 토크는주행단수보다 PTO 단수와작업기의종류에더큰영향을받는것으로나타났다. (2) 디스크플라우작업및로타리작업시부하스펙트럼의최대토크비는각작업단수에서약 0.519~0.670 및 1.06~1.22의범위로나타났다. 모든단수조건에서최대토크비는디스크플라우작업시정격토크대비낮은범위를보였으며, 로타리작업시정격토크대비높은범위를보였다. (3) 디스크플라우작업시상대가혹도는 L3 Low P2 단수기준으로 L3 High P1, L3 Low P1, L3 High P2 단수에서각각 9.87, 5.64, 2.43으로나타났다. 상대가혹도는 PTO 단수가낮고, 주행단수가높을수록더높게나타났다. 로타리작업시상대가혹도는 L3 Low P2 단수기준으로 L3 High P1, L3 Low P1, L3 High P2 단수에서각각 14.20, 4.88, 1.39로나타났다. (4) 상대가혹도는동일한단수에서디스크플라우작업대비로타리작업에서약 40~102배높게나타났다. 디스크플라우작업 L3 Low P2 단수대비로타리작업 L3 High P1 단수에서상대가혹도는 1010.12 를보였으며, 이는디스크플라우작업대비로타리작업이 PTO 수명에 1000배이상가혹한영향을미치는것을의미한다. 모든작업단수에서로타리작업이디스크플라우작업대비 PTO 가혹도가더높게나타남에따라수명에더큰영향을미치는것을알수있다. 또한, 디스크플라우및로타리작업시낮은주행단수및 PTO 단수를사용하는것이낮은상대가혹도를보여, PTO 수명에더유리한것으로나타났다. 또한, PTO 수명에는작업기종류, PTO 단수, 주행단수순으로큰영향을미치는것을확인하였다. 후기본연구는충남대학교학술연구비에의해지원되었음 References 1) Agricultural Machinery Yearbook in Republic of 30 Journal of Drive and Control 2019. 12
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