로타리 작업 시 78 kw급 농업용 트랙터의 등가부하 분석

농업기계분야에서 등가부하는 주로 트랙터 가속 수명 시험과 같은 트랙터 성능 및 신뢰성 평가에 사용된다. 본 논문에서는 78 kW급 트랙터에 부하계측 시스템을 설치하여 로타리 작업 시 발생하는 엔진 부하데이터를 계측하였으며, 측정된 데이터를 이용하여 등가부하를 계산하고 엔진의 최대출력 및 최대토크와 비교, 분석을 진행하였다. 엔진 부하 모니터링 시스템은 엔진의 토크 및 회전속도 데이터를 무선 CAN 통신을 이용하여 트랙터 내부에 설치한 DAQ에 전송하였다. 로타리 작업은 L3단(2.38 km/h)과 PTO 1단(540 rpm) 조건에서 수행되었다. 작업경심은 13cm 로 유지하도록 3점 히치를 하강한 후 전진-선회-전진 작업을 수행하였으며, 선회 시 3점 히치를 상승시켜 작업을 하였다. 필드 테스트를 통하여 부하를 계측한 결과, 로타리 작업구간에서 최대 420.0 Nm, 평균 293.4 Nm, 표준편차 52.4 Nm의 결과를 나타났으며, 선회 구간에서는 최대 220.0 Nm, 평균 163.3 Nm, 표준편차 16.2 Nm의 결과를 나타냈다. 등가부하 계산은 가속수명 시험법에 많이 사용되는 Palmgren-Miner’s rule를 이용하여 계산되었으며, 등가토크 및 등가회전속도는 각각 330.6 Nm, 2,216 rpm으로 나타났다. 본 논문에서는 등가부하를 로타리 작업구간에서의 최대, 평균값, 엔진의 최대토크 및 정격토크와 비교하였다. 로타리 작업 구간에서의 최대 및 평균값과의 비교결과, 등가토크는 각각 0.79, 1.13 배로 나타났으며, 등가회전속도는 각각 0.88, 0.91 배로 나타났다. 엔진의 최대토크 및 정격토크와 비교 결과, 등가토크는 각각 0.85, 1.02 배로 나타났으며, 등가회전속도는 각각 1.59, 0.96 배로 나타났다. 계산된 등가부하는 최대토크와 정격출력 사이의 값으로 나타났으며, 등가부하를 고려하는 것은 트랙터의 피로 수명 및 성능 평가에 사용되어 제품의 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다. 보다 높은 신뢰성을 확보하기 위해서는 추후에 반복된 실험을 통해 부하 데이터를 계측하고, 각 작업에서의 토양 조건에 따른 등가부하 데이터베이스를 구축하는 것이 필요하다.