유한요소해석을 이용한 배추 수확기 수집부 견인 고리 구조해석
Structural Analysis of Tow Hooks Using Finite Element Analysis
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초록
배추는 국내 생산 엽채류 중 재배면적 및 생산량이 가장 높은 비중을 차지하는 중요한 작물이다. 농촌인구 감소 및 고령화는 농촌 노동력부족으로 이어지고 이는 배추 생산력 감소의 원인이 되고 있다. 배추 수확은 대부분 인력에 의존하고 있으며, 노동력 절감과 생산성 향상을 위한관리 및 수확을 위한 배추 수확기가 개발되고 있다. 본 논문의 목적은 견인형 자주식 배추 수확기 견인 고리 설계단계에서 구조해석을 실시하여최대 응력, 변형량, 안전계수를 도출하여 안정성을 높이는 데 있다. 수집부에 배추가 최대 적재 시 발생하는 하중을 기준으로 하중의 각도, 견인고리의 높이를 변경하여 구조해석을 실시하였다. 수집부 부착 견인 고리의 경우 최소 높이에서 최대 응력 608.38 MPa, 최대 변형량 3.14e-3mm, 최소 안전계수 0.78이 도출되었으며, 배추 수확기 부착 견인 고리의 경우 최소 높이에서 최대 응력 835.76 MPa, 최대 변형량 4.74e-3 mm,최소 안전계수 0.48이 도출되었다. 마지막으로 힌지핀의 경우 중간 높이에서 최대 응력 373.46 MPa, 최대 변형량 2.12e-3 mm, 최소 안전계수1.23이 도출되었다. 최대 응력 지점을 제외한 대부분은 안전계수가 1보다 높았다. 따라서 제작 단계에서는, 최대 응력 지점을 보강하여 견인 고리에대한 구조적 안정성을 높일 필요성이 있다
Abstract
Chinese cabbage is an important vegetable in the highest cultivated area and production among leafy vegetables in Korea. A decreasein the rural population and an aging population resulted in a lack of rural labor, which was caused by a decrease in Chinese cabbageproductivity. Most harvesting the Chinese cabbage depends on labor. A Chinese cabbage harvester is being developed for reducing laborand improvement of productivity. The purpose of this research improves the stability of a self-propelled Chinese cabbage harvester byconducting structural analysis and redesigning the tow hooks. Structural analysis was conducted by changing the angle and the heightof the tow hook based on the loading weight. The results were derived that the maximum stress of 608.38 MPa, the maximum deformationof 3.14e-3 mm, and the minimum safety factor of 0.78 at the minimum height of the tow hook attached in the collection part. In thecase of the tow hook attached to the harvester, the results were derived that the maximum stress of 835.76 MPa, the maximum deformationof 4.74e-3 mm, and the minimum safety factor of 0.48. In the case of the hinge pin, the results were derived that the maximum stressof 373.46 MPa, the maximum deformation of 2.12e-3 mm, and the minimum safety factor of 1.23. The safety factor was higher than1 in most areas except the maximum stress point. Therefore, it is necessary to reinforce the maximum stress point in the stage of manufacturefor increasing structural stability.
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