第53巻第2号論文要旨

研究論文

農用車輪の設計理論に関する研究(第3報)*ラグ前方面取付角の解析

岸本 正・坂井 純・井上英二 

キーワード:lug trailing side, lug installing angle, motion resistance, travel reduction, lift reduction, lug shape 

前報では,農用車輪設計理論展開のために,車輪ラグの作用を運動シミュレーションにより解析し,ラグを構成する4面中,ラグ前方面の作用特性を明らかにした。本報においては,前方への圧縮排土作用によりころがり抵抗を発生すると考えられる"ラグ前方面"について,車輪のけん引性能向上のため,この面により発生するころがり抵抗を減少するような"ラグ前方面取付角"について解析し進行低下率,上昇低下率および車輪の設計寸法角度要素で表現される設計式を導いた。 

 

農用連結車両に関する研究(第3報)*定常円旋回特性について

張 樹槐・寺尾日出男・上野正博・藤田耕一 

キーワード:dynamic model, steady steering, four-wheel balanced trailer, non-linear simultaneous equation 

トラクタ・トレーラ系連結車両の旋回特性を検討するため,いくつかの仮定下で連結車両の旋回力学モデルを提案し,非線形連立運動方程式を導いた。この非線形連立運動方程式を定常円旋回の場合について連続変形法で数値解析し,その結果の妥当性を,実機実験結果と比較検討した。実機実験は,試作した四輪操舵可能な二軸四輪型トレーラを用いて実施した。数値解析結果と実験結果の間には良好な一致が認められ,またトレーラ車輪を適切に操舵することによって,連結車輪の旋回特性が大幅に改善される可能性も示した。次報では,連結車輪の状態運動方程式を導き,現代制御理論の連結車輪制御への応用を検討する予定である。 

 

車輪行動形けん引作業機系の走行性と周速度比設定法

高井宗宏・酒井憲司・端 俊一 

キーワード:trafficability, power driven trailer, peripheral velocity ratio, root crop harvester, parameter study 

トラクタのPTO動力で大形けん引作業機の車輪を駆動する機構は,トレーラを含めたけん引作業機の走行性の改善や省エネルギ*作業に連なると考え,これらを車輪駆動形けん引作業機系と吊付けたトレーラを製作して作業機を模し,プラウ耕後の軟弱ほ場での検証実験を行って,簡略Bekker式からなる推力係数関数を基礎式とした静的力学モデルが適合できることを確認した。これをもとにして,作業機重量・作業時の抵抗・推力係数関数の相違が,これら系の走行性に与える影響をパラメータスタディによって検討した。その結果,周速比度Rsが大きくなると系の所要動力は大きくなるが,単位進行距離当たりの所要エネルギーは減少し,車輪駆動によるアシスト効果を強く認めた。しかし,大形けん引作業機を前提にした場合,走行安定を搊なわないためにも,トレーラがトラクタを押す力を発生しない様にするためは,一般に周速度比Rsを0.8程度以下に設定するのが望ましい。 

 

耕うん時の土壌*機械系の力学的挙動計測法に関する研究(第3報)  *回転運動系耕うん及び複ブレード耕うん時の土壌内応力・変位計測

米川智司・木谷 収・岡本嗣男・坂井直樹 

キーワード:measuring system, soil, soil bin, tillage tool, soil displacement, deformation patterm, critical state theory, double blades tillage system

耕うんモデル実験から,土壌機械系の力学的挙動の解析に用いるデータ実験的に得るための計測システムの試作を行った。そして,本システムを用いて回転運動系耕うんのモデル実験と,2枚の耕うん刃の相対運動による複雑な耕うんのモデル実験を行った。各実験において,土壌内応力,土壌変形,耕うん刃面上の圧力,耕うん軸トルクの時間と位置に関する分布等による,耕うん時の土壌*機械系の力学的挙動の多様な解析が可能となった。また,本試作システムで明らかにされた問題点を総括し,将来の汎用耕うん試験装置の展望についても述べた。

 

心土の機械的破砕に関する研究(第1報)  *チゼル形サプソイラ付きロータリ心土破砕機によるほ場性能

三竿善明

キーワード:rotary subsoil breaker with a chisel type subsoiler, chisel type subsoiler, field performance, rotational speed of rotary, soil failure resistance for chisel type subsoiler, soil failure torque for rotary, shape of soil surface disturbed, soil hardness of tilled soil, pulverization of soil, displacement of tilled soil

本研究の目的は,表土および心土を機械的に破砕する機械の開発と,その開発機による諸特性を究明することである。本報では,土中埋没型ロータリ耕うん部と,その前部にそれらを土中に案内し,かつ心土を破砕するチゼル形サプソイラを配したチゼル形サプソイラ付きロータリ心土破砕機を試作した。そして,試作機のほ場性能として土壌の破砕抵抗ならびに表面破砕形状と耕うん後の土壌硬度や砕土性および土壌の移動について検討した。その結果,ロータリ破砕トルクはロータリ破砕深さの増加につれ,増加する傾向を示した。また,ロータリ回転速度を速くすると,ロータリ破砕動力は増加するが,ロータリ破砕深さが深くなるので,ロータリ破砕比動力は減少する傾向を示した。更に,ロータリ回転速度が速くなると,ロータリ耕うんピッチが小さくなるので,土壌がより細かくなるとともに,より広く深く土壌が攪拌された。

 

ロータリ耕うん時軸の最適設計理論及びエキスパートCADシステムの研究(第3報)  *実証試験及び最適配列の計画法

陳  鵬・坂井 純・野口良造

キーワード:tillage torque, rotary shaft, optimum blade arrangements, combinatorial programming, multi-stage decision method

本報では,前報で解明したロータリ耕うん軸性能評価のためのシミュレーション手法に基づいて,新しい「性能グラフ《表現法を提案する。更に,そのシミュレーション手法が耕うん刃の最適設計に対して充分な実用性および汎用性をもつことを実験により証明し,その結果を報告する。また,耕うん軸の最適設計は,耕うん軸の種類と刃の最適配列の探索区間が非常に膨大であるため,多段決定の基本状態方程式を用いて,ロータリ耕うん軸の最適設計に適した最適計画法を検討することにより,「パレート最適配列のデータベース《(優良候補モデル群)の構築が可能になることを明らかにした。

 

自脱コンバインの最適走行制御(第1報)  *旋回角制御システムと制御特性について

鬼頭孝治・西村 功・川村恒夫

キーワード:optimum running control, head-feeding combine, turning angle control, control performance, angular rate sensor, microcomputer

自脱コンバインによる収穫作業時に,ほ場末端部における回行の自動制御を実現するためには,自脱コンバインの実施回角を正確に検出することが,重要な課題となる。これによって,時間を基準としたプログラム方式と比較して,土壌の状態により変化する走行部でのスリップの影響を,減少させることが可能となる。ここでは,旋回角の検出に角速度センサを使用し,マイクロコンピュータによって,実際の旋回角を演算し,制御する旋回角制御システムを構築した。本システムはマイクロプロセッサを2個使用したデュアルCPU構成であり,一つのプロセッサを旋回角の演算専用とした。これにより,開発が容易になり,一つの独立したシステムとして広範囲に応用が可能となる。本報では主に旋回角演算システムの構成とその制御特性について検討すると共に,実機に搭乗して性能試験を実施した。

 

穀物粉体の乾燥特性

村田 敏・河野俊夫・田中史彦

キーワード:drying, powder, simulation, TGA

穀物粉体の乾燥特性をTGA(Thermo Gravimetric Analyzer)を利用して測定,解析を行った。その結果,次のことが明らかになった。(1)穀物粉体は,含水率約20%まで減率乾燥第一段で乾燥し,その後,減率第二段に入る。また,減率乾燥第二段では拡散係数は一定ではなく,その拡散方程式は非線形となる。(2)減率乾燥第一段,減率乾燥第二段各々の乾燥速度定数が求められ,乾燥速度定数はいずれも,穀物粒子同様にArrhenius型の温度依存関係があることが確認された。(3)減率乾燥第二段における乾燥速度が導入した非線形拡散方程式をCRANK-NICO-LSON法によって数値的に解析することによって求められた。その結果,測定値ときわめてよく一致した。

 

連続水熱反応装置によるし尿の処理

西岡 守・柳沢和道・山崎仲道・山崎重明

キーワード:autoclave, hydrothermal, continuous decomposition, night soil, continuous apparatus

本研究は,水熱反応によってし尿を工業的に分解処理することを目的としている。バッチ式オートクレープを用いて4種類のし尿模擬物の分解におよぼす水熱反応条件の影響を調べ,パイプライン方式による連続水熱反応装置を作製し,実際のし尿の連続処理を行った。オートクレープによる分解の結果から,すべての模擬物が80%以上分解する反応条件は温度300゚C,時間10分間,酸素分力4MPaであることがわかった。連続反応装置によるし尿の連続処理(処理温度300゚C,流量200ml/min,酸素ガス流量0.33Nm3/h,処理時間5分間,圧力13MPa)に成功し,オートクレープを用いた処理と同様の分解率が得られ,水熱反応によるし尿の連続処理の可能性を示した。

 

気体分離膜を用いたCA貯蔵システムの開発(第1報)   *試作装置とその特性

 川越義則・森嶋 博・瀬尾康久・芋生憲司

キーワード:membrane, gas separation membrane, CA-storage, CO2reduction, O2 introduction, N2 introduction

CA貯蔵のガス環境調整装置として気体分離膜を用いたガス交換システムを試作し,その可能性を検討した。使用した気体分離膜は二酸化炭素,酸素,窒素の順に透過係数が大きいものである。試作装置の特徴は,一つの気体分離膜モジュールに接続する回路を切り替えることにより,二酸化炭素排出操作,酸素導入操作,窒素導入操作を行えることで,これらの操作を組み合わせることにより貯蔵庫内の気体組成を維持する。ガス交換実験により,二酸化炭素排出操作および酸素導入操作は効率よく二酸化炭素濃度を低下させ,また酸素濃度を高め得ることを確認した。しかし窒素導入操作は検討の余地が残された。各操作を用いてガス濃度制御を行う上で必要な考え方を示した。