• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
• /
• 2017.04a
• /
• pp.6-6
• /
• 2017

농용트랙터의 전방차축 현가장치는 노면으로부터 발생하는 진동의 영향을 줄일 수 있기 때문에 트랙터의 대형화, 고속화의 추세에 맞춰서 승차감과 조향감을 향상시키는 데 중요한 역할을 한다. 전방차축의 현가장치는 트랙터의 차체 무게에 의한 부하가 크고, 또한 유압 펌프를 비롯한 유압시스템이 존재하기 때문에 유압식 회로로 구성하는 것이 바람직하다. 하지만, 현가장치의 유압회로를 개발하는데 있어서 실제 시스템을 구성하여 실제 실험을 통한 개발에는 비용과 시간이 많이 필요하다. 본 연구에서는 유압식 전방차축 현가장치에 필요한 유압회로부 개발을 위하여 시뮬레이션 기법과 요인시험 장치를 이용 적정 유압회로를 설계하고자 하였다. 이를 위하여 어큐뮬레이터, 가변 오리피스, 릴리프밸브, 체크밸브 등으로 구성된 유압 현가요인 시험 장치를 설계 제작하였으며, 현가 부품인 실린더 행정, 속도, 전달되는 힘을 측정하고, 유압 해석 프로그램인 SimulationX를 이용 구성된 유압회로 부품에 측정값을 입력하여 실제 조건과 유사한 동특성을 나타내는 전방차축 현가요인 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 개발된 시뮬레이션 모델을 이용하여 실제 시험조건과 같은 가진 조건을 부여하여 개발 현가장치의 특성 값 변동에 따른 현가 성능을 구명하였다. 이를 위해 시뮬레이션 상에서 120 마력 트랙터 무게의 50% 수준에 해당하는 2,000 kg의 부하가 존재하는 상태에서 현가장치의 유/무에 따른, 감쇠 계수의 변화에 따른 스프링상 질량의 RMS 가속도를 비교하였다. 입력 가진으로는 1 Hz, 4 Hz, 8 Hz의 진동수에 각각 10 mm, 6.4 mm, 3.2 mm의 진폭을 인가하였다. 시뮬레이션 결과, 1 Hz에서는 현가장치가 있는 경우 최대 55.9% 개선되었고, 4 Hz에서는 최대 3.9 % 개선되었고, 8 Hz에서는 최대 61.4%까지 개선되었다. 이는 4 Hz의 경우에는 2,000 kg의 부하에 해당하는 고유 진동수 대역에 해당하기 때문에 그 감쇠 효과가 없는 것으로 나타났다. 하지만, 다른 주파수 대역에서는 현가장치가 효과적으로 작동하는 것을 나타내었다. 설계한 전방차축 현가 유압회로부를 시뮬레이션을 통하여 분석한 결과, RMS 가속도의 개선이 명확하게 이루어지는 것을 확인하였으며 입력 주파수 변화에 따라 감쇠특성도 나타나는 것을 확인하였다. 추후 연구에는 설계한 유압회로부와 관련 부품을 설계 제작하여 실제 트랙터에 장착 그 성능을 검증할 예정이며, 노면조건에 따라 감쇠성능을 유지하기 위한 반능동형 또는 적응형 현가장치 제어 기술을 적용하여 개선된 현가성능을 확보하기 위한 연구를 수행할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
• /
• 2017.04a
• /
• pp.71-71
• /
• 2017

농용트랙터의 운전자는 작업, 주행으로 인한 유해한 저주파 진동에 장시간 노출된다. 이에 따라 운전자에게 전달되는 노면 진동을 감소시켜주기 위한 전방차축 현가장치의 역할이 커지고 있다. 트랙터의 전방차축 현가장치는 주로 유압식으로 설계되어 있으며 이를 구성하는 유압요소 선정이 현가장치의 성능에 중요한 영향을 미친다. 하지만, 실제와 유사한 조건에서 트랙터 차체 무게만큼 큰 부하를 제공하여 유압회로의 성능을 실험하는 것은 비용과 시간 측면에서 비효율적이다. 본 연구에서는 이를 대체하기 위하여 개별 유압요소의 성능을 테스트 할 수 있는 현가장치 유압회로 요인 시험기를 설계제작 하였다. 이를 이용하여 개별 부품의 성능곡선을 센서를 이용 측정하였고 얻은 특성값을, 구성한 유압 시뮬레이션 모델에 반영하여 실제조건의 유압특성을 얻을 수 있는 유효한 시뮬레이션 모델 개발에 활용하였다. 또한, 실험실 환경에서 유압식 현가장치를 간소화 시킨 형태로 유압회로의 성능을 예비시험해 볼 수 있도록 다양한 센서를 장착 데이터를 취득할 수 있도록 하였다. 개발한 요인 시험기는 하부에 설치된 가진 실린더를 이용하여 상부에 설치된 현가장치 실린더의 스트로크 변위와 속도에 따른 힘을 측정할 수 있도록 구성하였다. 이를 위해 현가장치 실린더의 헤드부와 로드부에 각각 압력센서를 설치하였으며 헤드부, 로드부의 압력 차이와 로드셀을 이용해 측정한 가진 실린더의 힘의 관계를 확인하였다. 상부의 현가 실린더 장치는 복동 형태로 제작되어 헤드부, 로드부 양쪽 방향으로 유량이 흐를 수 있도록 설계되었다. 이를 이용해 헤드부와 로드부 사이에 어큐뮬레이터, 가변 오리피스, 릴리프 밸브 등으로 유압회로를 구성하였으며 어큐뮬레이터 용량에 따른 힘의 변화, 가변 오리피스의 개도량에 따라서 전달되는 힘의 크기 등을 측정하였다. 하부의 가진 실린더는 사인파, 삼각파, 계단 입력, DC 레벨 등의 신호를 발생시킬 수 있도록 제작되었다. 신호의 주파수는 0~4Hz, 범위에서 사용자가 조절할 수 있도록 설정되었으며 계단응답 성능 측정 시험을 평가한 결과 정상상태오차는 0.470mm~0.536mm, 입상시간은 0.194초~0.202초, 정착시간은 0.230초~0.421초로 나타났다.