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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최창현
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
초록· 키워드
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본 연구는 고효율 트랙터 개발을 위한 기초연구로써 트랙터의 부하 계측 시스템을 이용하여 주요 포장작업에서의 작업부하를 측정하고 부하 데이터의 분석을 통해 트랙터의 포장작업별 작업 사이클(working cycle)을 개발하기 위하여 수행되었다. 부하 계측 시스템으로 측정된 자료를 모드(mode) 분석법에 적용하여 작업환경 및 부하 변동을 분석하였으며, 통계적 기법을 이용하여 트랙터의 포장작업을 체계적으로 표현할 수 있는 작업 사이클을 개발하고 평가하였다. 주요 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 트랙터 주요 포장작업은 전북지방의 트랙터 사용자 실태 조사 결과를 바탕으로 선정하였다. 사용 비율이 높은 3 종류의 작업 가운데 견인력을 주로 사용하는 플라우 경운 작업과 PTO와 유압장치를 자주 사용하는 베일러 작업을 선정하고 포장 실험을 수행하였다. 트랙터의 작업 시 엔진의 소요동력 측정을 위하여 주요 구성요소인 구동부, PTO 축의 토크 및 회전속도를 측정하고 유압장치의 토출량을 측정하였다. 측정된 데이터를 통하여 각 구성요소의 소요동력을 계산하고 소요동력의 합을 엔진의 소요동력으로 간주하여 엔진 회전수로 나눠주어 엔진 부하를 계산하였다.
2) 8개의 필지에 대하여 베일러 작업 시 트랙터 엔진의 토크를 측정하였고 차량의 주행패턴 분석 시 사용하는 모드 분석법을 적용하기 위하여 유사한 패턴의 출발 모드, 베일형성 모드, 선회 모드, 베일결속 모드, 배출 모드 5개 구간으로 구분하였다. 모드별 작업 시간의 비율은 각각 7.38, 51.19, 25.25, 7.96, 8.22%를 차지하여 조사료를 모으기 위한 베일 작업과 선회 작업이 가장 큰 비중을 나타내었다. 엔진 토크는 평균 122.58 Nm로 나타났으며 최대 333.81 Nm까지 나타나 정격 토크(295 Nm)이상의 부하가 발생하였으나 그 발생 빈도가 매우 낮게 나타났다.
3) 플라우 경운작업은 PTO를 사용하지 않기 때문에 구동축이 대부분의 부하를 차지하였다. 모드 분석 결과는 출발 모드 7.10%, 경운 모드 54.35%, 경심조절 모드 25.63%, 선회 모드 12.92%로 4가지의 패턴이 나타났고, 경운모드에서 최대 토크 307.62 Nm가 발생하였으나 그 빈도가 1% 이내로 매우 낮아 효율적인 작업이 이루어 졌음을 확인하였다. 토크변화량은 출발모드에서 45.76 Nm/s의 최대 토크변화량과 3.79 Nm/s의 RMS 값으로 가장 큰 순간 부하변동이 관찰되었다.
4) 트랙터 포장작업에서 측정된 토크 자료를 이용하여 베일러 작업 및 플라우 경운작업에 대한 작업 사이클을 개발하였다. 베일러 작업의 경우 11개의 세부 작업(micro-routine)을 조합하여 1575초의 작업 사이클을 생성하였고 플라우 경운작업은 14개의 세부 작업을 조합하여 1396초의 작업 사이클을 생성하였다. 각각의 작업 사이클을 토크의 최대, 최소, 평균값과 토크변화량의 최대, 최소, 평균, RMS 값의 7가지 요소에 대하여 분석하였고, 그 결과 전체 오차가 각각 2.02%, 2.81%로 5% 이내의 범위를 유지하여 기준을 만족하였다. 개발된 작업 사이클의 TDPD를 이용한 SSD 값은 베일러 작업 사이클 1.61, 플라우 작업 사이클 1.53으로 나타났다. 이는 차량의 국제 공인 주행 사이클을 평가할 때 산출된 SSD 값과 유사하게 나타나 개발된 작업 사이클이 전체 포장작업의 부하 특성을 체계적으로 반영하고 있다고 판단된다.
1) 트랙터 주요 포장작업은 전북지방의 트랙터 사용자 실태 조사 결과를 바탕으로 선정하였다. 사용 비율이 높은 3 종류의 작업 가운데 견인력을 주로 사용하는 플라우 경운 작업과 PTO와 유압장치를 자주 사용하는 베일러 작업을 선정하고 포장 실험을 수행하였다. 트랙터의 작업 시 엔진의 소요동력 측정을 위하여 주요 구성요소인 구동부, PTO 축의 토크 및 회전속도를 측정하고 유압장치의 토출량을 측정하였다. 측정된 데이터를 통하여 각 구성요소의 소요동력을 계산하고 소요동력의 합을 엔진의 소요동력으로 간주하여 엔진 회전수로 나눠주어 엔진 부하를 계산하였다.
2) 8개의 필지에 대하여 베일러 작업 시 트랙터 엔진의 토크를 측정하였고 차량의 주행패턴 분석 시 사용하는 모드 분석법을 적용하기 위하여 유사한 패턴의 출발 모드, 베일형성 모드, 선회 모드, 베일결속 모드, 배출 모드 5개 구간으로 구분하였다. 모드별 작업 시간의 비율은 각각 7.38, 51.19, 25.25, 7.96, 8.22%를 차지하여 조사료를 모으기 위한 베일 작업과 선회 작업이 가장 큰 비중을 나타내었다. 엔진 토크는 평균 122.58 Nm로 나타났으며 최대 333.81 Nm까지 나타나 정격 토크(295 Nm)이상의 부하가 발생하였으나 그 발생 빈도가 매우 낮게 나타났다.
3) 플라우 경운작업은 PTO를 사용하지 않기 때문에 구동축이 대부분의 부하를 차지하였다. 모드 분석 결과는 출발 모드 7.10%, 경운 모드 54.35%, 경심조절 모드 25.63%, 선회 모드 12.92%로 4가지의 패턴이 나타났고, 경운모드에서 최대 토크 307.62 Nm가 발생하였으나 그 빈도가 1% 이내로 매우 낮아 효율적인 작업이 이루어 졌음을 확인하였다. 토크변화량은 출발모드에서 45.76 Nm/s의 최대 토크변화량과 3.79 Nm/s의 RMS 값으로 가장 큰 순간 부하변동이 관찰되었다.
4) 트랙터 포장작업에서 측정된 토크 자료를 이용하여 베일러 작업 및 플라우 경운작업에 대한 작업 사이클을 개발하였다. 베일러 작업의 경우 11개의 세부 작업(micro-routine)을 조합하여 1575초의 작업 사이클을 생성하였고 플라우 경운작업은 14개의 세부 작업을 조합하여 1396초의 작업 사이클을 생성하였다. 각각의 작업 사이클을 토크의 최대, 최소, 평균값과 토크변화량의 최대, 최소, 평균, RMS 값의 7가지 요소에 대하여 분석하였고, 그 결과 전체 오차가 각각 2.02%, 2.81%로 5% 이내의 범위를 유지하여 기준을 만족하였다. 개발된 작업 사이클의 TDPD를 이용한 SSD 값은 베일러 작업 사이클 1.61, 플라우 작업 사이클 1.53으로 나타났다. 이는 차량의 국제 공인 주행 사이클을 평가할 때 산출된 SSD 값과 유사하게 나타나 개발된 작업 사이클이 전체 포장작업의 부하 특성을 체계적으로 반영하고 있다고 판단된다.
목차
제1장 서 론 11. 연구배경 12. 연구목적 33. 문헌연구 4제2장 재료 및 방법 71. 트랙터 부하 계측 시스템 7가. 트랙터 제원 7나. 부하 계측 시스템 8다. 실험 방법 92. 트랙터 포장작업의 부하 분석 13가. 엔진의 작업부하 13나. 작업부하 분석방법 143. 포장작업의 작업 사이클 개발 15가. 작업 사이클 개발 방법 15나. 작업 사이클의 평가 19제3장 결과 및 고찰 211. 포장작업의 부하 측정 결과 21가. 베일러 작업 21나. 플라우 경운 작업 242. 부하 분석 결과 28가. 베일러 작업 28나. 플라우 경운 작업 313. 작업 사이클의 개발 및 평가 35제4장 요약 및 결론 43참고문헌 45ABSTRACT 48
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