차륜의 부하에 따른 트랙터의 기어 강도 분석

트랙터는 다양한 환경에서 작업을 수행하기 때문에 차륜에 작용하는 부하는 구동 장치의 형식과 지면 상태에 따라 달라진다. 본 연구에서는 트랙터의 변속기에 대한 기어 분석을 위하여 트랙터에 계측시스템을 구성하였고, 계측용 트랙터의 좌, 우 후륜에 협폭 타이어를 각각 2개씩 장착하여 실제 농작업시 차륜에 발생하는 부하를 계측하였다. 포장시험은 농작업 중 부하가 가장 높게 나타나는 쟁기 작업을 5~7 km/h의 속도로 실시하였다. 후륜 타이어가 각각 1개 장착 시의 등가 토크와 등가 회전수는 181 Nm, 1,913.4 rpm이며, 협폭 타이어 각각 2개 장착시의 등가 토크와 등가 회전수는 206 Nm, 2,129.5 rpm으로 트랙터의 차륜 수가 증가함에 따라 약 8.6% 증대되었다. 기어 강도 분석은 기어, 축, 베어링 등 기계요소를 모델링하고 설정한 환경에 따라 시뮬레이션이 가능한 기어 해석 소프트웨어인 KISSsoft와 ISO 6336 규격을 사용하여 계측된 등가 토크와 등가 회전수를 이용하여 차륜의 부하에 따라 주변속 기어에 발생하는 응력을 비교 연구 수행하였다. 시뮬레이션의 요구 수명 시간으로는 준대형 트랙터 연간 이용시간 254.6시간(농촌진흥청)과 농업용 트랙터의 내용연수 8년(농업기계화 촉진법 시행규칙) 기준으로 2,036.8시간으로 입력하였으며, 기어의 정도로는 KS B ISO 1328-1에서 국내농업기계에서 보편적으로 적용되고 있는 6등급으로 설정하였다. 이뿌리에서 생기는 응력인 굽힘 응력은 차륜 수 증가시 약 9.9 ~ 10.5% 높게 나타났다. 두 기어의 사이에 발생하는 접촉에 의한 발생하는 접촉 응력은 약 4.6 ~ 4.9% 높게 나타났다. 트랙터의 변속기 최적 설계를 위해서는 농작업을 고려한 기어 강도분석을 실시하여 신뢰할 수 있는 품질 개발이 가능할 것으로 판단된다.