동하중 모형을 이용한 트랙터 전동라인의 치타음 분석

서지정보

· 발행기관 : 한국농업기계학회
· 수록지 정보 : Journal of Biosystems Engineering / 27권 / 5호 / 371 ~ 380페이지
· 저자명 : 류일훈, 김경욱

초록

본 연구는 트랙터 전동라인에서 발생되는 기어의 치타음 특성을 분석하고, 치타음 발생을 감소시킬 수 있는 설계 방안을 제시하기 위하여 시도되었다. 트랙터 전동라인을 엔진, 기어, 클러치, 전동축, 차동장치, 구동륜의 6개 장치로 구성하고, 각 장치의 운동 특성을 예측할 수 있는 모형을 개발하였다. 전동라인은 각 모형을 조합하여 51개 요소와 72 자유도로 모형화하고 이를 이용하여 치타음의 특성과 발생 여부를 분석하였다. 모형의 타당성을 검증하기 위하여 변속기 입력축의 토크 변동을 측정하고 이를 모형의 예측치와 비교하였다. 변속기 입력축의 토크 변동에 대한 모형의 예측치와 실측치의 % 오차는 약 13%이었으며, 예측한 토크 변동의 크기와 경향은 모형의 타당성을 인정하는 데 충분하였다. 전동라인 모형을 이용한 시뮬레이션을 통하여 기어의 상대 각변위에 대한 변화 폭을 예측하고, 이를 저항 토크의 함수로서 나타내어 기어의 충돌 특성을 분석하였다. 또한, 저항 토크, 기어의 질량관성모멘트, 전동 토크, 속도, 기어의 백래시가 치타음에 미치는 영향을 구명하였다. 치타음의 발생 조건을 정량화하기 위하여 기어의 상대 각변위 변화 폭을 저항 토크의 함수로써 나타낸 상대 각변위/저항 토크 선도를 작성하고, 충돌 한계 토크와 이중 충돌 한계 토크를 정의하였다. 저항 토크와 질량관성모멘트는 기어 충돌에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 저항 토크가 증가될수록, 질량관성모멘트가 작을수록 기어 충돌은 억제되었다. 전동라인에서 충돌이 가장 쉽게 일어나는 기어는 무부하 상태의 변속 기어인 것으로 나타났으며 토크를 전달하는 기어에서는 충돌이 발생되지 않았다. 따라서 치타음 문제는 무부하 상태로 존재하는 변속 기어를 중심으로 해결하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.무부하 변속 기어에 적절한 크기의 저항 토크를 작용시키면 기어의 충돌을 방지할 수 있을 것으로 판단된다. 변속 기어의 질량관성모멘트를 1,000 kg ·mm2 이내로 제한하였을 때 적절한 저항 토크의 크기는 약 0.5 N·m 정도이었다.

참고자료

· 없음