수집형 마늘 수확기 굴취부 구조해석 = Structural Analysis of Digging Part of Gathering Type Garlic Harvester
저자
이명희 ( Myung Hee Lee ) ; 김규봉 ( Kyu Bong Kim ) ; 김영근 ( Young Keun Kim ) ; 최일수 ( Il Su Choi ) ; 조용진 ( Yong Jin Cho ) ; 김대철 ( Dae Cheol Kim ) 연구자관계분석
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발행연도
2019
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자료형태
학술저널
수록면
88-88(1쪽)
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국내 마늘농가에선 단순 굴취식 마늘 수확기를 사용하고 있지만 수확한 마늘을 수집하는 작업에 추가 노동력이 들어가는 실정이다. 추가적인 작업을 개선하기 위해서 수집형 마늘 수확기를 개발 중에 있다. 수집형 마늘 수확기로 굴취 작업 시 자갈이나 마늘, 이물질 등에 걸려 굴취날에 힘이 가해질 수 있으며, 그 부분에 집중응력이 발생하여 굴취날에 큰 손상이 생길 수 있다. 또한 마늘 수확기의 굴취부는 용접으로 고정되어있어 마늘 굴취 시 접합판과 굴취날사이의 용접부에 집중하중이 가장 많이 가해질 것으로 추정된다. 이에 수집형 마늘 수확기의 부품 중 강도와 밀접한 관련이 있는 굴취부의 안전성을 확인하고자 구조 해석을 수행하였다. 분석에 사용된 소프트웨어는 ANSYS이며, 응력 해석 시 해석 시간을 줄이기 위해 마늘 수확기 모델링의 굴취부를 제외한 부분을 제거하여 단순화하였다. 굴취부의 재질은 실제 마늘 수확기 굴취부 재질인 SM45C로 설정하였다. 굴취날의 길이, 폭 및 두께는 1,300 mm, 180 mm, 12T로 설계하였고, 접촉판은 높이, 폭, 두께는 850 mm, 1163 mm, 8T로 굴취날의 폭을 1/3만 접하도록 설계하였다. 분포하중 해석 시 굴취날 전면으로 흙이 들어오기 때문에 굴취날 폭의 중앙에 분포하중을 적용하였다. 집중하중 해석시 굴취 중 이물질이 굴취날 폭의 하단 및 중앙에 부딪히는 것으로 가정하여, 굴취날의 6부분(가장자리부터 110, 230, 350, 470, 590, 650 mm)의 하단과 중앙의 위치에 각각 적용하였다. 각 해석 시 적용한 분포하중과 집중하중은 50마력 트랙터 기준 견인력이 10,000 N이므로 10,000 N, 15,000 N, 20,000 N으로 설정하였다. 분포하중 및 집중하중의 구조 해석 방법으로는 Von-Mises 응력(equivalent stress)와 Total Deformaton로 분석하였다. 구조해석 결과, 분포 하중 시 응력 64.24~128.48 MPa, 변형률 0.37~0.74 mm, 집중 하중 시 응력 66.41~246.85 MPa, 변형률 0.35~0.79 mm 최소 안전계수가 분포하중 시 2.88~5.76, 집중하중 시 1.49~5.5이다. 이는 응력 최댓값 대비 항복강도의 발생 응력이 낮기 때문에 적정한 설계로 판단된다.
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