Recurdyn을 활용한 6.5m 초광폭 로타리 견인작업 가속 내구 시뮬레이션 = Accelerated durability simulation of 6.5m ultra-long wide rotavator towing using Recurdyn
저자
이종원 ( Jong Won Lee ) ; 이현우 ( Hyun Woo Lee ) ; 강한경 ( Han Kyung Kang ) ; 김수민 ( Su Min Kim ) ; 이영상 ( Young Sang Lee ) ; 강희용 ( Hee Yong Kang ) ; 이충호 ( Choong Ho Lee )
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2023
작성언어
-주제어
KDC
500
자료형태
학술저널
수록면
121-121(1쪽)
제공처
농지는 구릉지에 위치해 밭의 경사도와 평탄도가 고르지 못한 농지가 많아 작업기의 강성향상과 경량화 및 내구성의 개선이 요구된다. 본 연구에서는 Recurdyn을 이용하여 초광폭 로타베이터의 축 고정 파이프와 폴딩 프레임, 경운날, 경운축에서의 취약부를 도출하였다. 최적의 시뮬레이션을 위해 모델링을 1단 로타리, 2단 로타리, 3단 로타리로 3개의 파트로 나누어 단순화하였다. 총 중량 911kg으로 설정하였고 축 고정 파이프와 폴딩 프레임의 두께가 얇아 쉘 타입의 메시로 모델링하였다. 프레임이 용접되는 부분에 Node를 생성하여 구속조건을 설정하였으며 폴딩을 위한 실린더에는 움직임이 없도록 설정하였다. 이후, 4-Post road simulator를 모델링하였으며 KS B ISO 5007 3급 트랙터 시험을 참고하여 주파수는 0.89Hz, 진동가속도는 1.74m/s<sup>2</sup>로 선정하였으며, 주파수 변위, 속도 및 가속도 관계식 D = A/(2πƒ)<sup>2</sup> 를 이용하여 최대 진동 변위(D) 55.6mm를 산출하여 4-Post road simulator의 실린더에 모션식을 입력하였다. 이후, 견인력은 마력(P) = 일(W) / 시간(t) = [힘(F) × 이동거리(S)] / 시간(t) 식을 사용하여 산출하여 150마력, 30,000N을 부가력으로 부여하였다. 시뮬레이션 결과, 폴딩 프레임과 축 고정 파이프가 용접되는 부분에서 가장 큰 응력이 도출되었으며 최대 Stress Intensity는 462.54MPa로 도출되었다. 이후, 2개의 로타리 경운날과 경운축을 구조해석을 수행하였다. 경운축의 양쪽에 로타리 중량에 따른 하중을 설정하였으며 경운축에는 로타리 회전 토크를 설정하였다. 1단은 193.64N·m (540RPM), 2단은 139.4N·m (750RPM), 3단은 104.57N·m (1,000RPM)이다. 경운날의 끝부분에 비회전력 k<sub>t</sub> =□□□ (T:토크, bh:투영면적)을 산출 하여 설정하였다. 각도에 따른 투영면적은 30°일 때 68.4㎠, 60°일 때 95.01㎠, 90°일 때 102.43㎠이 도출되었다. 산출한 비회전력은 540RPM이며 작업각도가 30°, 60°, 90°일 때 모두 200000kg<sub>ƒ</sub>·m/㎡로 산출되었으며 750RPM에 작업각도가 30°, 60°, 90°일 때 200000kg<sub>ƒ</sub>· m/㎡로 산출되었고 1,000RPM이며 작업각도가 30°, 60°, 90°일 때 모두 10000kg<sub>ƒ</sub>·m/㎡로 산출되었다. 시뮬레이션 결과, 1단의 193.64N·m(540RPM), 작업각도가 30°, 60°, 90°일 때 최대 폰미세스응력 109.4MPa, 안전계수 최소 6.4로 도출되었다. 2단 139.4N·m(750RPM), 작업각도가 30°, 60°, 90°일 때 최대 폰미세스응력 78.75MPa, 안전계수 최소 8.89가 도출되어 안전한 것으로 사료된다. 3단 104.57N·m(1,000RPM), 작업각도가 30°, 60°, 90°일 때 최대 폰미세스응력 59.06MPa, 안전계수 최소 11.85가 도출되었다. 향후, 도출된 취약부의 최대응력과 응력세기를 적용하여 보강 모델링, 최적설계를 수행할 계획이다.
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