트랙터 시뮬레이션 모델 검증

(Front:Rear in %) Transmission gear

(gear ratio) Engine Speed

Table 3.21 Simulation conditions of each variables

Tillage depth for

Table 3.22 Work loads for simulation conditions.

이러한 시뮬레이션 모델을 이용한 분석을 하기 위해서는 모델에 대한 검증이 우선

Plot Soil type

Moisture content

(%)

Cone index by depth (kPa)

0 cm 5 cm 10 cm 15 cm 20 cm 25 cm Paddy

field Loam 38.9 201 615 732 735.2 1485.2 2425.1 Table 3.23 Soil properties of experimental fields

Case Wheel load Table 3.24 Field operation conditions

밸래스트 조정은 313.92 N의 무게 추 8개를 이용하여 트랙터 전방에 부착하는 방식

하여 경심을 나타내었으며, 작업 중 부하변동이 일어날 경우에는 작업기를 잠시 들어 이동한 후 다시 경심을 유지하도록 하였다.

작업에 사용된 로터리는 경폭 1800 mm의 C형 칼날을 장착한 로터리를 이용하였으 며 쟁기는 경폭 1810 mm의 6련 이랑 쟁기를 사용하였다. 사용된 로터리와 쟁기의 자 세한 제원은 Table 3.25과 같으며 Fig 3.48은 트랙터에 장착된 모습을 나타낸 것이다.

Item Specification

Rotary Mold board plow Length × Width × Height

(mm) 970 × 2035 × 1130 2140 × 1805 × 1165 Weight (N) 4326.21 3737.61

Type Trailed Mounted

Plowing width (mm) 1800 1810 Center of resistance from rear

axle (mm) 1318 1583

Table 3.25 Specifications of the implements used in the study

Fig. 3.48 Implements attached to the test tractor

3.3.2. 검증 시험 결과 및 분석

이용하여 계산을 해야 하기 때문에 예측 값의 오차가 더 증폭되어 나타난 것으로 판 단된다. 작업 능률을 판단할 수 있는 기준인 작업 면적당 연료 소모량의 경우에는 0.55 ∼ 9.78%의 오차 범위를 나타내었으며 값의 정확성뿐만 아니라 변수들의 변화에 의한 경향을 잘 나타낼 수 있을 것으로 판단된다.

Case PTO power (kW) Error (%)

Engine power (kW) Error

(%) Vehicle speed (km/h) Error (%) Measured Simulated Measured Simulated Measured Simulated

1 25.67 25.64 0.09 38.07 35.28 7.33 4.06 4.02 0.82

2 15.41 15.74 2.14 24.13 23.84 1.23 3.79 3.80 0.17

3 14.72 14.78 0.35 18.14 18.89 4.08 1.13 1.14 0.63

4 24.80 27.05 9.05 42.76 42.19 1.35 5.81 5.94 2.00

5 17.66 17.08 3.26 21.67 21.54 0.61 1.09 1.11 1.37

6 27.48 28.42 3.44 44.09 44.15 0.14 5.40 5.88 7.83

7 25.13 25.58 1.81 38.28 37.21 2.79 3.77 3.88 2.39

8 14.90 15.58 4.51 24.34 25.53 4.88 3.48 3.64 3.90

Case Fuel consumption (L/h) Error (%)

SVFC (L/kWh) Error (%)

FCA (L/ha) Error (%) Measured Simulated Measured Simulated Measured Simulated

1 13.25 12.16 8.20 0.47 0.47 0.15 18.07 16.71 8.20

2 6.92 7.00 1.22 0.46 0.44 3.34 10.09 10.19 1.22

3 5.40 5.83 8.13 0.39 0.39 0.62 26.57 28.31 8.13

4 14.25 13.69 3.96 0.61 0.51 17.22 13.57 12.74 3.96

5 6.42 6.46 0.72 0.40 0.38 5.26 32.90 32.25 0.72

6 14.17 14.09 0.55 0.54 0.50 8.93 14.54 13.24 0.55

7 13.42 12.62 5.96 0.59 0.49 15.71 19.72 17.99 5.96

8 6.73 7.39 9.78 0.47 0.47 0.14 10.73 11.23 9.78

Table 3.26 Comparison between measured and simulated values of rotary operation

쟁기 작업에서는 PTO 동력이 아닌 견인 동력을 예측하였으며 로터리 작업에서와

정확한 값을 예측할 수 있는 것으로 판단된다. 연료 소모량은 1.04 ∼ 10.90%의 오차 를 나타내었으며 저 출력 범위에서 오차가 커지는 것으로 나타났다. 연료 소비율의 경우에는 1.17 ∼ 9.82 %의 오차를 나타내었으며 로터리 작업에 비하여 훨씬 높은 정 확도를 나타내었다. 작업 면적당 연료 소모량은 0.38 ∼ 9.05 %의 오차를 나타내었으 며 조정 변수들의 변화에 따른 경향성을 잘 나타낼 수 있는 것으로 나타났으며 시뮬 레이션 모델을 이용하여 충분히 연료 소비량을 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

Fig. 3.49 ~ 3.51은 시뮬레이션 결과와 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 시뮬레이 션 결과와 측정값 사이의 오차가 10 % 이내로 매우 준수한 수준이지만 정확성 뿐만 아니라 상대적인 경향성을 얼마나 잘 나타낼 수 있는지도 모델을 평가하는 중요한 요 소이다. 아래의 그림들을 비교하여 보았을 때, 현재의 시뮬레이션 모델은 요소 변수들 의 변화에 따른 연료 효율 평가 지표에 대한 경향성을 잘 나타낼 수 있는 것으로 판 단된다.

Fig. 3.49 Comparison FC value between measured and simulated

Fig. 3.50 Comparison SVFC value between measured and simulated

Fig. 3.51 Comparison FCA value between measured and simulated

Case Draft force (N) Error (%)

Engine power (kW) Error

(%) Vehicle speed (km/h) Error Measured Simulated Measured Simulated Measured Simulated (%)

1 10790.85 11039.66 2.31 18.04 18.87 4.63 3.89 3.81 2.12

2 10456.81 10989.68 5.10 18.68 17.79 4.75 3.41 3.63 6.49

3 9393.42 10013.11 6.60 5.24 5.21 0.62 1.04 1.14 9.46

4 12055.92 12533.54 3.96 32.88 31.45 4.35 6.22 5.81 6.54

5 10467.04 10015.19 4.32 5.32 5.19 2.47 1.21 1.27 5.55

6 12166.65 12589.81 3.48 31.07 31.61 1.75 6.37 5.88 7.79

7 11367.27 11120.19 2.17 17.95 18.63 3.81 4.25 3.95 7.26

8 10593.67 10989.30 3.73 18.74 17.81 5.00 3.69 3.82 3.40

Case Fuel consumption (L/h) Error (%)

SVFC (L/kWh) Error (%)

FCA (L/ha) Error Measured Simulated Measured Simulated Measured Simulated (%)

1 8.29 8.21 1.04 0.71 0.70 1.17 11.50 11.89 3.42

2 5.35 5.58 4.28 0.54 0.50 6.82 8.94 8.50 4.96

3 2.35 2.58 9.60 0.87 0.82 6.07 12.68 12.54 1.08

4 11.79 11.25 4.51 0.57 0.56 1.73 10.66 10.70 0.38

5 2.32 2.57 10.90 0.66 0.73 9.82 10.74 11.17 3.96

6 11.15 11.29 1.26 0.52 0.55 6.12 9.74 10.62 9.05

7 8.51 8.15 4.21 0.63 0.67 5.59 11.09 11.41 2.86

8 5.29 5.53 4.52 0.49 0.47 2.56 7.96 8.00 0.49

Table 3.27 Comparison between measured and simulated values of plow operation

시뮬레이션 모델은 쟁기 작업과 로터리 작업에 의한 결과와 10% 내외의 오차를 보

Fig. 3.52 Simulated and measured value comparison of PTO power

Fig. 3.53 Simulated and measured value comparison of velocity

Fig. 3.54 Simulated and measured value comparison of fuel

Fig. 3.55 Simulated and measured value comparison of engine torque