고설 재배용 전동식 관리기 개발에 따른 로터리 칼날 안정성 검토 = Development of Safety Rotary Blade of Electric Cultivator for an Elevated Strawberry Cultivation
저자
이준현 ( Jun Hyeon Lee ) ; 이덕현 ( Deog Hyun Lee ) ; 최경문 ( Gyeong Mun Choi ) ; 강동훈 ( Dong Hun Kang ) ; 김현태 ( Hyeon Tae Kim ) 연구자관계분석
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학술지명
권호사항
발행연도
2020
작성언어
-주제어
자료형태
학술저널
수록면
40-40(1쪽)
제공처
국내에서 딸기 고설 재배에서는 배드의 두둑 성형, 로터리, 멀칭 등을 작업자가 수작업으로 수행하고 있으며 이로 인해 인력 부족, 수확비용 등에 문제를 해결하는 것이 시급하다. 따라서 경작 작업을 한번에 할 수 있는 고설 재배용 전동식 관리기를 개발하고자 한다. 고설 재배 배드의 평균 설치 규격은 80 ~ 100 cm로 작업자의 허리에서 팔꿈치 정도의 높이로 배드 위에 기계를 사용할 시 기계의 안정성이 매우 중요하다. 본 연구는 고설 재배용 전동 관리기 개발을 위해 수행되었으며 고설재배용 전동기의 안정성 검토를 목표로 한다. 전동 관리기를 작동시킬 때 로터리 칼날의 고유진동수와 이물질에 의한 로터리 칼날의 파괴를 Dassault Systèmes 사의 솔리드웍스 프로그램을 이용하여 분석하였다. 전동 관리기는 1마력의 전기모터를 사용하며 로터리 칼날 속도는 최대 700 rpm을 낼 수 있으며 재질은 Alloy Steel을 사용하였다. 로터리 칼날은 계속해서 회전을 하며 이로 인해 공진에 의한 파괴를 고려하여야 한다. 따라서 솔리드웍스 프로그램을 이용하여 로터리 칼날 샤프트의 베어링 지지를 지정하여 고유진동수를 측정하였다. 경운 날이 작업 중 충격하중이 가해진 상황을 해석하기 위해 동력을 전달 시 효율이 100 %라고 가정을 하였다. 토크를 이용하여 충격하중 14.76 kgf의 값을 구하였으며 안정성 검토를 위해 한 쌍의 칼날에 2배, 4배, 6배의 충격 하중을 주어 가해진 응력을 측정하였다. 해석 결과 최대 von Mises stress는 각각 166.37, 330.68, 494.43 Mpa로 칼날 안쪽에서 발생하였으며 칼날 면에서는 최대 1550 Pa의 von Mises stress이 도출되었다. Alloy Steel의 항복강도가 620.00 MPa로 칼날 면에 대해서는 충분한 안전계수를 가졌으나 칼날 안쪽에서 최대 안전계수가 1.25로 도출되어 다소 보완되어야 한다고 판단되며 칼날 안쪽을 보강하여 제작하여 한다고 사료된다. 시뮬레이션 결과 평균 754.20 Hz에서 공진이 일어났으나 로터리 칼날의 최대 회전 속도는 116.62 Hz로 설정되어 칼날의 공진 현상은 나타나지 않고 안전할 것으로 판단된다.
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