Mechanics of a rice transplanting machine and soil mechanics of the rice paddy were analyzed. Also the new invented mechanisms of the machine are presented.
The main objective of this study is to reduce the driving force for the rice transplanting operation. By reducing the weight of the machine and optimizing the size of a float, which supports the machine in the wet paddy field, we can reduce the drag force of the float which is the major j portion of the driving force. 6lever planting mechanisms were designed and analyzed in order to reduce the magnitude of vibrational forces caused by the planting operation, and an automatic depth control mechanism was designed and analyzed.
농촌에서는 모심는 시기가 되면 노동력이 부족하게 되고 모심는 작업이 중노동이어서 이 작업의 기계화가 시급히 요구되고 있다. 보통 못자리에서 재배한 성모를 이앙하는 기계는 문제점이 많아서 기계화 하기가 어렵다. 따라서 도판에서 특수히 재배한 유모를 이용한 이상 작업은 많이 연구되어 일본 등지에서는 보급되고 있다. 그러나 이 이앙기는 동력을 소형 engine 에서 얻는데 가격이 고가가 되어 우리나라 농촌에서 는 구입하기 어려운 형편이다. 인력을 이용한 수도 이앙기는 가격이 저렴하기 때문에 이에대한 연구가 되어서 현재 Crank 식 수도 이앙기가 제작되어 나오고 있으나 이 이앙기에 몇가지 문제점이 있다. 따라서 한국과학원 기계과 design group 에서 이를 개량 설계하고 이앙기에 대한 기초 연구를 하게 되었다.
이앙기 운전에서 제일 문제가 되는 것은 구동력이 적어야 하는 것과 모를 정확히 심어 주어야 하는 것이다. 따라서 이 두부분에 대해서 연 구했는데 구동력의 감소에 더 역점을 두었다. 구동력이 발생하는 원인을 분류해 보면 float 와 바퀴의 논흙에 대한 항력 식모장치를 구동하기 위한힘, feeding 장치를 구동하기 위한힘 동력 전달시 손실에 의해 발생하는 힘, Cutter의 논흙에 대한 항력으로 발생하는 힘 등으로 나눌수 있는데 구동력을 감소시키기 위해서는 이 각각의 힘을 감소시켜야 한다. 우리의 연구는 주로 float 의 항력과 식모장치 구동을 위해서 드는 힘을 감소시키는데 역점을 두었다.
float 의 항력을 감소시키기 위해서 하중에 따른 항력 변화의 실험을 해본 결과 하중이 커지면 항력이 급격히 상승하는 것을 알어서 새이앙기 설계시 기계중량을 가볍게 하여 24kg이 되게 했다. 또한 항력은 float의 크기에도 관계되므로 논흙의 특성과 유체역학의 연구로 float 크기를 최적화 하였다. 새로 제작한 이앙기의 float를 논에서 실험해 본 결과 전에 사용해 오던 Crank 식 이앙기의 float에 비해서 항력을 1.1kg 감소시킬 수 있었다.
식모장치를 구동하는데 드는 힘을 감소시키기 위해서 먼저 Crank식 식모 장치의 평형상태에서의 운동 해석을 통하여 그 대체적 특성을 파악하였다. 식모 장치를 원활히 움직이기 위해서는 coupler lever의 중량을 감소시키고 동역학적 특성을 좋게해야 한다. 이와 같은 목적으로 요동활차식 6- lever 식모장치를 제작하여 실험해본 결과 구동력의 힘의 변화가 감소되어 평지에서 운전하기는 용이했으나 운동궤적을 잘못 택하여 cutter 논흙에 대한 항력이 커져서 운전하기 곤란했다. 따라서 다시 운동궤적을 변경하여 순수 6-lever 식 식모장치를 설계하여 본 결과 운동궤적도 적당하고 기계도 원활히 움직이나 이에 대한 구동력 실험은 하지 못했다.
모를 정확히 심기 위해서는 cutter가 일정한 궤적을 움직여야 하는데 모가 연속적으로 feeding 되어 나오면 cutter의 운동에 제한을 받게된다. 이 제한을 없애서 식모장치의 설계를 간편히 하기 위해 camratchet wheol 식 간헐 feeding 장치를 만들었다. 이 장치는 정밀히 설계하면 이 장치를 움직이는데 드는 구동력도 적어져서 유용한 방법중의 하나이다.
이 이외도 모를 균일한 깊이에 심기게 하는 자동 깊이 조절 장치의 해석과 설계를 하였고 방향회전을 용이하게 하기 위해서 Clutch 장치도 설계 제작하였다. 우리의 연구는 시간의 제약성 때문에 어느 한계에서 그쳤는데 이와 같은 연구가 계속되면 경제적이고 성능이 좋은 이앙기가 나오리라 생각되고 그러기로 하면 실무에 종사하는 경험있는 분들과 연구기관의 협력이 필요하다. 그리고 앞으로 연구되지 않은 성모 이앙기와 이앙기에 대한 기초 연구와 새로운 방식의 유모 이앙기에도 많은 연구가 요구된다.
