Jong Dae Park;Min Jong Park;Seung Min Baek;Seung Yun Baek;Hyeon Ho Jeon;Dae Wun Kim;Dae Seung Hwang;Yong Joo Kim
Korean Journal of Agricultural Science
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v.51
no.3
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pp.295-305
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2024
Due to the environment of irregular soil characteristic for agricultural fields, dynamic characteristic occurs in the tractor cabin during agricultural operations. Operator's fatigue is increased, and operation performance is decreased by these irregular environment conditions. This study was conducted to measure and analyze the dynamic characteristic of a tractor cabin, a major agriculture machinery, during agricultural operations. The specification of tractor used in the study was a 95 kW class tractor. To analyze the dynamic characteristics of the tractor cabin, the main agricultural operations, plow tillage and rotary tillage, were selected. To measure data of dynamic characteristic of the cabin, which continuously changes during operations, an Ellipse Series INS (inertia navigation system) with a built-in IMU (inertia measurement unit) was attached to the center of gravity of the cabin. During field test, the gear stages of plow tillage were B4 (4.3 km·h-1) and B5 (5.6 km·h-1), and the gear stages of rotary tillage were A3 (3.3 km·h-1) and A4 (4.2 km·h-1), which are the most commonly used. To analyze dynamic characteristic such as roll and pitch during operations according to the gear stages. As a result, the dynamic characteristics of pitch increased more than the dynamic characteristics of roll as the travel speed increased, and the dynamic characteristics of both agricultural operations were in the range of 2 to 5°.
The purpose of this study is to measure load data for a 55 kW class agricultural tractor during a harvesting operation and to analyze the required power according to the working conditions. A field test was conducted at three different tractor speeds (1.2, 1.3, and 1.4 km·h-1). A load measurement system was developed for the front axles, rear axles, and for power take-off (PTO). The torque and rotational speeds of the axles and PTO were measured during the field test and were calculated as the required power. The results showed that the total required power was in the range of 4.86 - 5.48 kW during the harvesting operation according to the tractor speed, and it was confirmed that this represents a ratio of 8.8 - 10.0% of the engine rated power. Also, it was confirmed that the required power of the axle and PTO increased as the tractor speed increased. In future studies, we plan to supplement the measurement system for a tractor to include a hydraulic system and perform a field test for harvesting various underground crops.
Lee, Jun Ho;Jeon, Hyeon Ho;Baek, Seung Yun;Baek, Seung Min;Kim, Wan Soo;Siddique, Md. Abu Ayub;Kim, Yong Joo
Journal of Drive and Control
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v.19
no.4
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pp.54-61
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2022
This is a basic study analyzing emissions of an agricultural tractor during tillage operations. In this study, CO, THC, NOx, and PM considered as emission factor were analyzed during plow and rotary tillage operation by the tractor. Engine torque and rotational speed were measured through ECU. Engine power was calculated using engine torque and rotational speed. The emissions was calculated based on the number of units, rated power, load factor, and operating time. Results showed that the load factor was calculated almost twice, which was higher than 0.48. It was also observed that the emission of the tractor was variable for different agricultural operations because tractor loads were different based on operations. There was a difference in emissions due to differences in plow and rotary working hours. To estimate the emission of agricultural tractor based field operations in detail, it is necessary to consider TAF (Transient Adjustment Factor) and DFA (Deterioration factor). In the future, TAF and DFA will be considered to estimate emissions of the agricultural tractor. Finally, results of this study can contribute to the literature to estimate tractor emissions accurately.
Analysis of load data during field operations is highly important for optimum design of power drive lines for agricultural tractor. Objective of the paper was to analyze field load data using FFT to determine frequency and the energy levels of meaningful cyclic patterns. Rotary tillage, plowing, baling, and wrapping operations were selected as major field operations of agricultural tractor. An agricultural tractor with power measurement system was used. The tractor was equipped with strain-gauge sensors to measure torque of four driving axles and a PTO axle, speed sensors to measure rotational speed of the driving axles and an engine shaft, pressure sensors to measure pressure of hydraulic pumps, an I/O interface to acquire the sensor signals, and an embedded system to calculate power requirement. In rotary tillage, calculated frequency was decreased as travel speed increased. In baler operation, calculated frequency was increased as PTO speed was increased. The calculated peak frequency levels and expected levels were similar. Results of the study would provide information on power utilization patterns and on better design of power drive lines.
A mathematical model was developed to simulate sideways overturning of agricultural tractor-trailer systems. Sideways overturn of a tractor-trailer system was described by oscillatory motions of the tractor with respect to the first and second tipping axes, and of the trailer with respect to the drawbar hitch point when either the tractor or trailer rides over an obstacle on slopes. By a computer simulation, critical slope angles of the ground on which the tractor-trailer system is likely to sideways overturn were evaluated under the given operational conditions. Validity of the proposed mathematical model was proved by comparing the results of computer simulation and experiment with a model tractor-trailer system. A close agreement was observed between the two results.
This study was conducted to investigate dynamic characteristics of agricultural tractor with a particular interest in ride vibrations when it is subjected to various excitation forces. As the first part of it this paper describes development of dynamic model of a tractor-trailer system and its equations of motions. An 3 dimensional 16-degree-of-freedom dynamic model for a tractor-trailer system was developed and its equations of motions were derived, which will be used to investigate the effects of irregular ground surface and excitation forces due to the engine mounted on the tractor. And the excitation forces were also formulated analytically. The transition matrix method and QR algorithm were proposed for numerical solution of the equation of motions fur the developed model. The later parts of the study will include a proof of the model and optimization from which tractors can be designed to minimize the ride vibrations. This will be presented in the second and third papers to be followed shortly.
It is prescribed for the controls layout of agricultural tractors to offer a comfortable workspace in ISO 4253 as international standard. To export other country to the Korea agricultural tractor, it needs to come up to the nation standard. The objective of the study is to investigate for location of control operation of the Korea agricultural tractor after applying the ISO 4253, to know whether it suits or not the nation standards with the tractor of product and supply within the country. As the research result of Korea agricultural tractor, Controls position of them are few in zone of comfort which defined in ISO 4253 and escapes lots in the zone of reach.
Background: Significant technological development and changes happened in the tractor industries. Contrariwise, the test procedures of the major standard development organizations (SDO's) remained unchanged or with a little modification over the years, demanding new tractor test standards or improvement of existing ones for tractor performance, safety, and comfort. Purpose: This study focuses on reviewing the research trends regarding performance, safety and comfort evaluation of agricultural tractors. Based on this review, few recommendations were proposed to revise or improve the current test standards. Review: Tractor power take-off power test using the DC electric dynamometer reduced human error in the testing process and increased the accuracy of the test results. GPS signals were used to determine acceleration and converted into torque. High capacity double extended octagonal ring dynamometer has been designed to measure drawbar forces. Numerical optimization methodology has been used to design three-point hitch. Numerous technologies, driving strategies, and transmission characteristics are being considered for reducing emissions of gaseous and particulate pollutants. Engine emission control technology standards need to be revised to meet the exhaust regulations for agricultural tractors. Finite Element Analysis (FEA) program has been used to design Roll-Over Protective Structures (ROPS). Program and methodology has been presented for testing tractor brake systems. Whole-body vibration emission levels have been found to be very dependent upon the nature of field operation performed, and the test track techniques required development/adaptation to improve their suitability during standardized assessment. Emphasizes should be given to improve visibility and thermal environment inside the cab for tractor operator. Tractors need to be evaluated under electromagnetic compatibility test conditions due to large growing of electronic devices. Research trends reviewed in this paper can be considered for possible revision or improvement of tractor performance, safety, and comfort test standards.
The purpose of this study was to suggest design criteria for the HMT (hydro-mechanical transmission) of a 55 kW-class agricultural tractor, develop a simulation model, and evaluate its performance such as axle rotational speed, tractor speed, and power transmission efficiency. In this study, the HMT comprised a compound planetary gear and a HSU (hydro-static unit), and the compound planetary gear comprised two planetary gear sets. The HMT has three gear stages, and the maximum tractor speed was selected as 40 km/h. The simulation time was set at 2736 hours considering the lifetime of the tractor, and the simulation was performed for each gear stage at the engine-rated power conditions. As a result of the simulation, the axle rotational speeds for each gear stage were 39, 77, and 158 rpm, respectively. The range of tractor speed for each gear stage were 1.05-10.22 km/h, 10.74-20.17 km/h, and 20.70-41.40 km/h, respectively. The APE (absolute percentage gear) for the tractor's maximum speed between target value and simulation results were 2.20%, 0.85%, and 3.50%, respectively. Also, the power transmission efficiency for each gear stage were 0-75%, 72-81%, and 69-81%, respectively. The simulation results for the power transmission efficiency of the HMT were similar with the results of the previous research. This was a basic study on the development of the HMT for an agricultural tractor. In future studies, it is necessary to develop a tractor platform and evaluate the performance. The comparison between the simulation model and the HMT tractor should be performed.
Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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2000.11a
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pp.31-75
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2000
The tractor is the most important machine for farming keeping probably this position also for feeding the future fast growing world population. Band width of power and functions continues to increase worldwide, examples are given. Regarding the high developed countries, general farming demands as well as precision farming issues require closed loop control principles for the system "driver-tractor-implement". Progress in information technologies supports this trend, but comprehensive component and system developments are necessary to make the tractor ready for automatic or semi-automatic controls. The following technical highlights are, for example, discussed for Europe: hydropneumatic front axle suspensions, 50 km/h top speed, front brakes, electronically controlled multivalve diesel engines, automatic hydrostatic power split CVTs, load sensing hydraulics with proportional valves, improved cab and working places with "operations by wire" and more electronics on board than ever before.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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