EDEM을 이용한 수확기 이송부 롤러의 회전속도에 따른 마늘의 충격 해석 = Impact Analysis of Garlic According to Roller Rotational Speed as Conveying Unit in Harvester Using EDEM
저자
박동혁 ( Donghyeok Park ) ; 이춘구 ( Chungu Lee ) ; 이중용 ( Joongyong Rhee )
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2017
작성언어
Korean
주제어
자료형태
학술저널
수록면
123-123(1쪽)
제공처
굴취형 마늘수확기는 굴취가 이루어진 후 이송과정을 통해 수집까지 이루어지게 된다. 이송과정에서는 마늘에 접착된 토양의 제거가 이루어져야 한다. 개발 중인 수확기에서는 별모양의 롤러가 회전하면서 마늘을 이동시키고 토양을 털어낸다. 이때 고려해야할 점은 마늘의 이송속도를 최저 요구속도 이상으로 유지하여 마늘이 정체 없이 수집부로 이송되어야 하고 토양이 같이 수집되지 않도록 충분히 제거될 수 있도록 하는 것이다. 또한 작물에 손상이 생기면 부패가 빠르게 진행되기 때문에 충격을 최소화하는 것도 필수적이다. 그러나 실제 수확과정에서 마늘의 움직임과 충격을 파악하고 분석하는 것은 어려움이 있고 작업 조건에 따른 차이도 크다. 이 연구에서는 이송부의 주요 요인인 롤러 회전속도에 따른 영향을 시뮬레이션을 통해 파악하고자 하였다. 수확기의 이송부의 과정은 해석이 복잡하기 때문에 하나의 마늘과 롤러가 접근하여 충돌하는 과정으로 단순화하여 분석하였다. 이 조건에서 롤러의 회전속도가 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 rpm일 때 입자에 가해지는 압축력, 토크, 합력과 입자의 위치, 속도 및 에너지 등을 0.004초 간격으로 얻었다. 분석에 사용한 프로그램은 EDEM 2017 (DEM Solutions LTD., UK)이고 입자는 마늘의 타원체 형상을 실측한 길이, 폭, 두께를 적용하여 하여 5개의 구를 중첩시켜 만들었으며 밀도를 적절하게 설정하여 실제 무게와 근접하게 형상화하였다. 롤러가 회전하면서 이동하기 때문에 마늘과 충돌하는 조건을 제한하기 어려우므로 롤러가 시작되는 위치를 다르게 하여 각 회전속도별로 5회씩 반복하여 결과를 얻었다. 연속적인 과정에서 충돌 순간의 힘을 구하는 것은 매우 빠른 속도로 데이터를 얻어야 가능하며 실험에서도 충돌 때 입자에 가해지는 힘이 측정된 경우는 거의 없었다. 다만 마늘에 가해진 충격의 경우 충돌 후 움직일 때 가진 총 에너지로 전해지기 때문에 에너지를 파악하여 비교하도록 하였다. 입자가 이동하는 속도 데이터도 얻을 수 있으므로 같이 분석하였다. 반복결과의 평균값을 분석하였을 때는 회전속도와 충격이 비례하는 것으로 보기 어려우나 최댓값을 비교하면 회전속도가 증가할수록 충격에 의해 전해진 에너지가 증가하고 입자의 이동속도도 증가한다는 결과를 얻을 수 있다. 빠른 속도로 회전할 경우 충돌이 확실하게 이루어지지 않고 빗겨 맞는 경우가 많아 정확한 결과를 얻기 어려운 것으로 보인다. 추후 수확기의 이송부 구조에서 이루어지는 이송과정을 구현하고 실제 마늘의 물성을 자세히 분석하여 손상이 일어날 것인지 파악하는 것으로 최적의 롤러 회전속도를 도출해낼 수 있을 것이다.
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