입력속도 제어를 통한 전후진 파워시프트 변속기의 변속성능 개선

Abstract

국문 초록 전후진 파워시프트 변속기는 트랙터 구동 시에 높은 작업능률과 전동효율을 높일 수 있어 보급이 점차 늘어나는 추세이다. 그러나 이에 비해 전후진 파워시프트 변속기에 관한 연구는 미흡하며, 전후진 파워시프트 변속기로 인해 발생하는 변속충격 완화에 관한 연구도 많지 않다. 따라서 본 연구는 전후진 파워시프트 변속기에 의한 변속충격 및 변속시간 개선에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 실차실험을 통해 트랙터 변속충격을 예측할 수 있는 해석모델을 개발하였고, 이를 통해 입력속도를 제어하여 변속충격 및 변속시간을 감소시켰다. 해석모델은 엔진, 전후진 파워시프트 변속기의 클러치 및 피스톤, 기어를 포함한 전동라인의 요소로 구성되었으며 대상 트랙터의 제원을 사용하였다. 엔진 속도 및 오일 압력은 실차실험에서 계측한 데이터를 입력변수로 사용하였다. 완성된 해석모델은 실차 실험 결과와 비교하여 차량 상태를 모방하는 것을 검증하였다. 해석결과가 실차결과를 완전히 모방하지 못하는 이유는 해석 프로그램이 실제 환경을 완벽하게 구현하지 못하기 때문으로 판단하였다. 변속성능 지표를 개발하여 입력속도 제어 전후의 변속충격과 변속시간을 비교하였다. 변속충격은 트랙터 진행방향의 가속도변화, 변속시간은 오일압력 인가 시점부터 엔진속도와 변속기 피동축의 동기화까지의 시점으로 정의하였다. 입력속도 제어를 위해 스로틀 열림량 신호를 작성하였다. 오일 압력신호가 인가되었을 때 스로틀 열림량 신호를 통해 엔진속도를 감소시켜 변속 충격 및 변속시간을 개선하였다. 변속충격 및 변속시간은 대부분의 경우에서 개선되었으나, 변속충격이 개선되는 비율이 변속시간보다 컸다. 또한 오일압력이 인가될 때 입력속도를 초기속도의 50% 이하로 급작스럽게 감소시키면, 변속충격 및 오버슈트가 생겨 제어 전보다 변속성능이 떨어졌다. 입력속도제어가 실제로 변속성능을 개선시키는지 확인하기 위하여 전후진 파워시프트 변속기가 장착된 시험 장치를 개발하였다. 시험장치는 크게 유압부, 시험부, 제어부로 구성하였다. 시험장치에서 오일압력은 비례제어밸브로, 입력속도는 서보모터로 제어하였다. 시험장치의 규모에 적절한 오일압력을 인가하기 위해 시험 조건에 따라 압력프로파일을 조정하였으며, 적용된 압력프로파일을 바탕으로 입력속도를 제어하였다. 100 rpm의 일정한 간격으로 입력속도 감소시켜 입력속도에 따른 변속성능의 경향성 및 최적 속도 감소(drop) 수준을 규명하였다.

주요어 : 전후진 파워시프트 변속기, 변속성능, 입력속도제어, 해석모델 학 번 : 2014-20058