The engines mounted on power-tillers are used as power source in various kinds of works such as plowing, harrowing, transporting, spraying, water pumping and threshing, etc. But the engines have not been used effectively from a standpoint of fuel consumption because of lack of proper power transmission system and lack of understanding of fuel consumption characteristics of the engines. Therefore, this study was attempted to establish proper power transmission system between the power-tiller engines and various implements. In order to accomplish the above objective, firstly, power requirement and pulley sizes for various implements, which are driven by the power-tiller engines, were investigated to find out whether the power transmission system is proper. Secondly, partload variable engine-speed test was conducted for 3 different sizes of diesel engines to measure to specific fuel consumption. Thirdly, the present power transmission systems were analyzed in terms of specific fuel consumption, and proper power transmission systems were suggested for various implements. The results of this study are summarized as follows: 1. Power requirement for each fixed-type implement of power-tiller varied from 1.5 ps to 11 ps according to its type and operating conditions, but generally in the range of 2.5 ps to 7 ps. 2. Each power tiller and implement were equipped with only one size of pully with few exeptions. With the present power transmission systems, the engines can't be utilized effectively in terms of fuel economy. The pulley size of engine or implement should be diversified to provide the optimum engine speed for different implements. 3. For a diesel eninge with the rated power output of 6 ps, the optimum engine speed to minimize specific fuel consumption was 2200 rpm for the power reguirement in the range of 6 ps or more, 1700 rpm in the range of 4 to 6 ps, and 1200 rpm in the range of 4 ps or less. 4. For a diesel engine with the rated power output of 8 ps, the optimum engine speed was 2200 rpm for the power requirement in the range of 7 ps or more, 1700 rpm in the range of 4.8 to 7 ps, and 1200 rpm in the range of 4.8 ps or less. 5. For a diesel engine with the rated power output of 10 ps, the optimum engine speed was 2200 rpm for the power requirement in the range of 8.4 ps or more, 1700 rpm in the range of 5.4 ps to 8.4 ps, and 1200 rpm in thr range of 5.4 ps or less. 6. Provided the existing implements are dirven by 8 ps diesel engines, the optimum size of engine pulley should be larger than 120mm for the works of requiring less than 4 ps and 90-110mm for the works requiring 4.5-6.5 ps in order to minimize fuel consumption.
A survey was conducted to investigate the power tiller accidents. Eight provinces were covered for this study, and 278 power tiller owners were selected randomly by computer random generator. The results are summarized as follows : A. Frequency of accident. (1) Each power tiller had an accident 0.98 times a year and once every 361 hours of use. Higher frequency of accident was found during the miscellaneous operations including the preparation for farming operation, and there was one accident for every 92 hours of use. (2) The power tiller, which are more than six years old, met an accident 1.19 times a year , or one every 311 hours of use. This value was the highest one compared with any other group. (3) Kerosene engine power tillers met an accident 0.97 times a year, or one every 389 hours of use. It was one tie a year, or once every 329 hours of use for diesel engine power tillers. (4) Among diesel-engine power tillers, 10 horse-power group showed a higher frequency tillers. B. Cause of accident (1) The accidents of power tiller were mainly of sefety , which occurred due to the lack of attention during the operation and 47.4% of the total accidents. The next was of accidental, which represented 26.3% of the total accidents. (2) High percentage of safety accidents occurred during the preparation for farming operation including adjustment. Most of the accidental accidents occurred during the transportation. (3) Lower frequency of accident was found in the power tiller group which were operated by the 21-40 years old operator in comparison with that of the power tiller which was operated by other age group. Power tillers which were operated by high school graduates experienced less accidents compared to other education levels. C. Damage by accident (1) Eighty seven pescents of the total accidents caused damage to the power tiller operator , and 13 % of the total accidents caused property damage only. (2) With regard to the damage to the power tiller operator, 73.8% of the total accidents caused light injury but 26.3% caused heavy injury. (3) Accidents which occurred during machine preparation , and farming operations caused minor injury to the operator, but the accidents during transportation caused heavy injury which cost more than 15 days for recovery. (4) Among the 39 accidents , which caused property damage 18 accidents were from the transportation . Among the total property damage accidents 53.8% were light one which cost only less than 1,000 won. (5) The property damage from each accident cost 1,017 won, on the average, with regard to the kinds of operation, the highest property damage occurred during transportation work, with the value of 2, 965won.
This study was conducted to obtain basic data which affected engine performance of the power tiller being widely used in the rural area. Among the various factors being influenced engine performance, factors of radiator, of capacity of cooling water, and of efficiency of cooling fan were considered as the major factors in this study. Because diesel engine being used to power tiller are scarce of cooling water, it is over-heated in time of rated power. Therefore, a experiment was performed to determine the capacity of cooling water of engine with circuit system of cooling water adhered.
In order to find out the potential of LP gas as a substitute fuel for small fm engine, experiments were carried out with a four-stroke spark-ignition engine which was modified from a kerosene engine mounted on the power tiller. Performance characteristics of kerosene and LP gas engine such as torque, volumetric efficiency fuel consumption rate, brake thermal efficiency, exhaust temperature, and carbon monoxide and hydrocarbon emissions were measured and analyzed under various levels of engine speed and compression ratio. The results were summarized as follows. 1. It showed that forque of LPG engine was 41% lower than that of kerosene engine with the same compression ratio, but LPG engine with compression ratio of 8.5 it was showed similar torque level to kerosene engine with compression ratio of 4.5. 2. Fuel consumption of LPG engine was reduced by about 5.1% and thermal efficiency was improved by about 2% compared with kerosene engine with the same compression ratio. With the incrasing of compression ratio in LPG engine fuel consumption rate decreased and thermal efficiency increased. 3. Exhaust temperature of LPG engine was about 15% lower than that of kerosene engine. Concenrations of emissions from LPG engine was affected insignificantly by compression ratios, and carbon monoxide emissions from the LPG engine was not affected by engine speed so much. The carbon monoxide and hydrocarbon emissions from LPG engine were about 94% and 66% lower than those of kerosene engine, respectively.
The improved hitch device, which connecting the trailer to power tiller, was developed. This device, composed with spring and rubber, could reduce the vibration and shock levels during driven on off-road. The vertical vibration accelerations for the improved hitch device were measured at 6 positions, i.e. engine, hitch, seat, and three points in trailer (front, middle, and rear) for not driving but at low engine speed of 500 rpm, and compared with the existing hitch device. The results of this study could be summarized as follows; The average vibration acceleration up to 120 Hz was $0.4m/s^2$ at engine part, but it was 0.08 and $0.05m/s^2$ at trailer for existing and improved hitch device, respectively. About $38\%$ of average acceleration level could be absorbed for the improved hitch device compared with existing hitch device. The average vibration acceleration up to 40 Hz was reduced to 0.12 and $0.06m/s^2$ at trailer for existing and improved hitch device respectively, showing the reduction effect of $50\%$. The maximum acceleration occurred at up to 20 Hz of low frequency was much higher than total acceleration occurred at up to 120 Hz, which means that much loss or damage could be occurred during transporting of agricultural products on off-road. The portions of average acceleration occurred at up to 20 Hz of low frequency were $27\%\;and\;21\%$ for the existing and improved hitch device, respectively.
This study was aimed to identify how the main body vibration of power tiller will be transmitted to the trailer, and to find out the basic information for demage reducing method of agricultural products during transportation. The vertical vibration acceleration level was measured at 6 positions, i.e. engine, hitch, seal and three parts of trailer (front middle, and rear) for the not driving but at the engine speeds of 1,000rpm and driving at 0.35m/s. The results of this research could be summarized as follows; 1. For not driving, the accumulated acceleration level up to 120Hz was 50% of total accelerations at engine part and those were 28~41% at other parts. Those up to 40Hz were 20~30% at engine and hitch part and 2~8% at trailer part. And those up to 20Hz were 13~20% at engine and hitch part and 1~4% at trailer part 2. For the driving with 0.35m/s at paved road, the average vertical accelerations were in the range of 0.005~0.058m/s$^2$. The lowest value of 0.005m/s$^2$ was showed at engine part and the value of 0.031-0.058m/s$^2$ was showed at trailer part. 3. For the driving with 0.35m/s, the accumulated value of average vertical accelerations showed the lowest value at engine parts md showed 5 times value of engine part at trailer part especially highest value at middle part of trailer. 4. For the driving with 0.35m/s, the accumulated acceleration level up to 120Hz was 75% of total accelerations at engine part and those were 20~42% at other parts. Ant those up to 20Hz and 40Hz were 24~26% at engine part and 0.1~0.6% at trailer part.
동력경운깅가 일반 경사지에서 견인주행하는 경우 견인주행성능과 주행특성을 구명하기 위하여 토양의 종류 및 상태는 일정하게 하고 지면의 기하학적 조건과 견인주행속도 및 견인하중을 변수로 하여 외부동력전달계의 시점인 좌우차륜과 토양간에 발생하는 차륜구동력 및 굴름정항과 Engine에서 구동륜까지 내부전달계를 통하여 전달된 동력의 이론치와 실험치와의 부합여부를 검정하고 부가적으로 동력경운기가 경사지기계화의 동력기로써의 가능성여부와 문제점을 찾으려한다.
동력경운깅가 일반 경사지에서 견인주행하는 경우 견인주행성능과 주행특성을 구명하기 위하여 토양의 종류 및 상태는 일정하게 하고 지면의 기하학적 조건과 견인주행속도 및 견인하중을 변수로 하여 외부동력전달계의 시점인 좌우차륜과 토양간에 발생하는 차륜구동력 및 굴름정항과 Engine에서 구동륜까지 내부전달계를 통하여 전달된 동력의 이론치와 실험치와의 부합여부를 검정하고 부가적으로 동력경운기가 경사지기계화의 동력기로써의 가능성여부와 문제점을 찾으려한다.
This study was attempted to investigate the changes of specific fuel consumption, compression pressure and power output, consequently to obtain basic data on farm kerosene engine. The samples which are used in this study are a 4 cycle water cooled korosene engine for the use of K6-CT83 power tiller and a 4 cycle air-cooled kerosene engine for the use of G5L-3A water pump. The Korean Industrial Standards (K.S)KS-B 6002 "Test code of small internal combustion engine" was referred in carrying out this study, and its results are as follows. 1. According to load increasing, the speific fuel consumption of the engines generally decreases, however, in case of 10% over-loading it increases. 2. As a result of full load consecutive operation, according to passing of operating time, the amount of wear generally increases, consequently the speific fuel consumption also increases, and inversly the compression pressure decreases. 3. The changes of specific fuel consumption and compression pressure were closely related with time of piston ring exchange, and periodically about 100 hours the engines show the increase of specific fuel consumption and the decrease of compression pressure. 4. After about 300 hours, although the engine had new piston rings, the specific fuel consumption increase, consequently the engine needs boring. In actual use, it is impossible to operate consecutively on full load, therefore the boring time of engine is expected to come later.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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