第54巻第1号論文要旨

研究論文

農業用トラクタの運動性の解析

吉田実夫

キーワード:agricultural tractor, vehicle kinematics, vehicle dynamics, simulation, maneuvera-bility, directional stability, cornering ability, tracking ability

農業用トラクタの運動性は直進性,旋回性,追従性の3特性で表現できる。直進性の解析は,車両の運動方程式でインパルス外力を加えた特の,機体の運動状態から判定する手法が有効である。しかトラクタの旋回運動は急激,且つ土壌条件が広範囲に変化する状況下での運動であるため,機体にかかる力とモーメントから直接力学的に解く方法が適している。旋回運動に対する土壌条件,機体諸元の効果はその機体の旋回様式によって異なっている。土壌条件は,車輪の縦横の2方向の分力により,車輪の特性と関連づけで取り扱うのが有効である。4輪駆動トラクタは,縦方向に滑り易い土地で特に効果を発揮する。一方,トルク併用旋回様式では縦方向に強く,横方向に弱い状態がよい旋回性を持つ条件となる。運動様式の選択と,運動の状況に応じて切り替える機構の装備とが,トラクタの運動性設計のポイントである。

 

タイヤと砂土の動的相互作用に関する研究(第2報)  *車軸荷重変動によるタイヤ走行性能の変化について

楼 黎明・山崎 稔・笈田 昭

キーワード:dynamic load, off-road, vehicle, soil-machine dynamic interaction, running performances, mobility

本報では,加振力によってもたらされる駆動車軸荷重の変動振幅と周波数が車輪滑り率,車軸トルク,車輪沈下量に大きな影響を与えることを示すと共に,車軸荷重変動の増加による車輪の転がり抵抗と車軸に作用する水平力の変化を明らにした。また,車輪滑り率が車軸荷重変動の増加によって大きくなった原因及び各周波数における車軸トルクならびに車輪沈下量と車輪滑り率の関係について考察した。

 

土の切削におけるせん断抵抗の予測に関する一考察(第2報)  *三次元切削抵抗予測への応用

高橋照夫

キーワード:passive earth pressure, three-dimensional cutting, apparent slip surface, cutting force

本報は,土の三次元切削のせん断抵抗の予測において受動土圧理論の準用の可能性を検討するため,前報の二次元予測値に抵抗係数を乗じて三次元抵抗を算出する簡易法を述べ,その予測精度などを検討したものである。三次元抵抗係数は,切削深さと刃幅の比,切削角,土の内部摩擦角及び切削刃側面の影響係数を用いて表される。Clay,loamなどの土を供試した既往の研究の実験値と本法の計算値とを比較した結果,刃側面の影響係数はおよそ0.4~1.0の間にあった。その値を適切に選べば,予測精度はせん断抵抗が0.5~10kNの範囲において,±20%以内に入る場合が多かった。ただし,切削速度の影響などについては今後さらに検討する必要がある。

 

心土の機械的破砕に関する研究(第2報)  *チゼル形サプソイラ付きロータリ心土破砕機の動力特性

三竿善明

キーワード:rotary subsoil with a chisel, chisel type subsoiler, rotational speed of the rotary, soil failure resistance for chisel, soil failure depth for chisel, soil failure depth for rotary, soil failure torque for rotary

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。第1報では,土中埋没型ロータリ耕うん部と,その前部にそれを土中に案内し,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の試作とそのほ場性能についての報告を行った。本報では,試作機の心土破砕諸特性についての検討結果を報告する。実験の結果,チゼル形サプソイラの土壌の破砕抵抗はチゼル形サプソイラの破砕深さに対して増加傾向を示し,ロータリ破砕トルクはロータリ破砕深さに対し増加傾向を示した。チゼル形サプソイラの土壌の破砕比抵抗ならびにロータリ破砕比トルクはそれぞれの破砕深さに対し減少傾向を示した。チゼル形サプソイラの土壌の破砕動力はロータリ破砕動力の約1/20と小さく,試作機の所要動力で表示できる。しかし,チゼル形サプソイラの土壌の破砕抵抗はトラクタの進行低下率に大きく影響するので,チデル形サプソイラの影響を過小評価することはできない。

 

スプレーヤ用作業モニテの利用効果に関する研究

高井宗宏・江島 均・端 俊一

キーワード:tractor monitor, monitoring system, work performance, tractor operation

トラクタと作業機の大型化は,作業の高能率化をもたらした。しかし,トラクタが正確な作業速度の計測機構を持たないため,合わせて作業の高精度化が進んでいるとは言いづらい。最近,電子技術を応用した作業モニタが開発され,従来表示できなかった刻々の真の作業速度,資材流量,作業能率や効率を表示し,運転者に最適の操作を促して作業精度の向上に役立たせる機器が登場した。本研究は汎用の作業モニタを開発する過程で,市販のスプレーヤ作業モニタを用いて防除作業をしたときの利用効果と,その利用限界を検討したものである。実験の結果は,1100㍑タンクを有する大型ブームスプレーヤに作業モニタを装備すると,10%程度の散布むらを数%以内に低減して作業精度を維持できると考えられ,価格面を含めて実用性があると考える。しかし,運転者が頻繁に・正しく応答しないと宝の持腐れになり,装置の利用意義が薄れるから注意すべきである。

 

自動脱穀機の脱粒機構の解析(第1報)  *こぎ室内での稲の運動

梅田幹雄

キーワード:threshing, head feeding thresher, rice movement, threshing tooth, flexural rigidity, vibration analysis

本研究は,自動脱穀機における稲の脱粒機構の解析を行ったものである。脱粒機構の解析には,衝突時のこぎ歯と穀粒の姿勢を考察するための稲の運動と,穀粒の受ける力積と脱粒の関係,及びこれらの現象の生じる確率を明らかにする必要がある。本報では,自動脱穀機のこぎ室内での運動解析のため,茎等の曲げ剛性を実測し振動解析を行い,こぎ歯の速度に比べて稲の固有振動数は低く,こぎ歯が茎等に変位を与えても穀粒は移動できず,穂軸や枝梗はこぎ歯と接触した状態で移動することを解明した。そこで,幾何的条件からこぎ胴軸方向の稲の運動解析を行い,この時生じる摩擦力により,穂の部分は,こぎ胴軸法線方向にも運動することを明らかにした。

 

穀類の水分移動特性に関する研究(第3報)  *2槽モデルによる籾の品質別乾燥特性の考察

豊田浄彦・竹内龍三・児島初男

キーワード:drying model, rough rice, variety differences, residence time

穀物乾燥機の設計や最適な乾燥条件の探索に際して,計算機による乾燥過程の数値計算シミュレーションは上可欠な手法となりつつある。これに伴い,計算の基礎となる乾燥モデルには予測精度や多品種への適合性が要求される。本研究では,薄層乾燥実験により,ジャポニカ種4品種とインディカ種2品種の籾の乾燥特性を求め,第1報において提唱した2槽モデルがジャポニカ種とインディカ種の籾に広く適用できることを明らかにした。また,第2報において,2槽モデルにより定義された境界時間θkと循環式乾燥における籾の乾燥部滞留時間との関係を考察し,品種ごとの乾燥特性に基づいた最適な乾燥部滞留時間の設定を提唱した。更に,最小二乗推定法によるモデルの推定の問題点についても検討した。

 

水浸時の精白米の裂傷に関する研究

村田 敏・小出章二・河野俊夫

キーワード:polished rice, cracking, soaking, hygroscopic expansion

水浸時の精白米の裂傷発生条件と裂傷発生のメカニズムを明らかにするため,種々の水分・水温の条件下で一定時間水浸させ,裂傷粒発生率を測定した。その結果,裂傷粒発生は,その水分や水温と密接な関係があることが明らかになった。さらに,発生した裂傷粒を観察すると亀裂に方向性が見出された。このことから精白米を腹部側と背部側とに二分し,両者の熱膨張・水分膨張係数,水分差を測定した。温度差(水分差)のある合板の応力モデルによって解析した結果,裂傷の発生は穀物粒内の部位的な水分浸透の差に依存していることが明らかとなった。

 

食パンのレオロジに関する基礎的研究(第1報)  *クラムの圧縮性と弾性係数

王 益平・森嶋 博・瀬尾康久・相良泰行・芋生憲司

キーワード:white dread, rheology, compressibility, anisotropy, Young's modulus, Poison's ratio

本研究は食パンの力学的特性をレオロジの観点から考察することを目的とする。本報では,食パンの圧縮性及び弾性特性について検討した。実験結果によれば,変形量が厚みの25%に達するまでの圧縮力―変形率曲線は初期上安定状態,弾性部分,過渡部分及び破壊部分の4ステージの挙動を示した。クラム構造及び強度的性質は方向によって異なり,異方性体であることが判明した。更に,弾性体として考えた食パンの比例限界,等価ヤング率及び等価ポアソン比を求めた。第2報以降では破壊特性,粘弾特性について報告する。

 

一次元イメージ・センサを使用した作物列センサ(第1報)  *検出法の開発とシミュレーションによる実用可能性の評価

端 俊一・高井宗宏

キーワード:crop-row detector, automatic guidance, optical sensing, computer simulation, real time sensing, detecting accuracy, one-dimensional image sensor

本研究は畑作における管理作業機の畦合わせ制御のための作物列センサを開発することを目的としている。本報では,新しい作物列検出法を開発し,その実用可能性についてシミュレーションにより検討した。本検出法は,二次元画像をハード的に一次元に圧縮することにより,作物列のリアルタイム検出を実現するもので,センサ前方の異なった距離にある2点の位置を検出し,作物列をその2点を通る直線と仮定して,センサの作物列からのオフセット量と方向角を決定するものである。シミュレーションによる検討の結果,実用的な検出可能範囲とその条件を明らかにすることができ,そのとき実用上十分な検出精度を有すると評価できた。