PTO 작동 원리: 엔진에서 작업기까지 이어지는 기계적 동력 전달 체계

PTO 시스템은 5개의 구성 요소가 순차적으로 연결된 기계식 동력 전달 장치입니다. 각 구성 요소를 이해하면 PTO 속도를 일정하게 유지해야 하는 이유, 구동계가 제대로 맞지 않을 경우 고장이 발생하는 이유, 그리고 작업 장비의 작동 원리를 설명할 수 있습니다. 변속 장치 이는 트랙터 동력과 작업기 기능 사이의 중요한 전환점입니다.

540RPM vs 1,000RPM: 건초 장비에 필요한 속도 표준은 무엇일까요?

PTO(동력인출장치) 업계에서는 540RPM과 1,000RPM의 두 가지 표준 회전 속도를 사용합니다. 이 속도는 PTO 스터브 샤프트 자체에 물리적으로 표시되어 있습니다. 540RPM 샤프트는 6개의 스플라인과 1-3/8인치 직경을 가지고 있으며, 1,000RPM 샤프트는 21개의 스플라인과 1-3/8인치 직경(대형 트랙터의 경우 20개의 스플라인과 1-3/4인치 직경)을 가지고 있습니다. 속도 어댑터 없이는 540RPM 작업기를 1,000RPM 스터브 샤프트에 연결할 수 없으며, 어댑터 없이 연결할 경우 작업기가 설계 속도의 거의 두 배로 회전하여 베어링, 기어 및 운전자에게 심각한 손상을 초래할 수 있습니다.

대부분의 건초 작업, 즉 모든 디스크 모어, 테더, 핑거 휠 레이크 등에 있어서 원형 베일러 미국 Ever-Power 제품 라인에서 PTO 속도 표준은 다음과 같습니다. 540 RPM건초용 원형 베일러와 사일리지용 사료 베일러 모두 해당됩니다. 트랙터에 540/1,000 이중 속도 PTO(60마력 이상의 다목적 트랙터에 흔히 사용됨)가 있는 경우, 건초 작업기를 연결하기 전에 PTO를 540RPM으로 설정하십시오. 540RPM 베일러를 1,000RPM으로 작동시키면 몇 초 만에 기어박스가 손상될 수 있습니다.

각 건초 장비에 필요한 PTO 마력

건초 작업 과정의 각 장비는 트랙터가 예비 동력을 확보한 채 충족해야 하는 특정 PTO 마력 요구량을 가지고 있습니다. 장비를 최소 PTO 마력 정격으로 정확히 작동시키면 무거운 건초 더미, 경사면 적재물 또는 순간적으로 동력 요구량이 급증하는 덩어리와 같은 상황에 대처할 여유가 전혀 없습니다. 실용적인 규칙은 가장 무거운 장비의 PTO 마력 정격보다 20~30% 더 큰 트랙터를 선택하여 엔진이 정상 작동 시 용량의 70~80%로 작동하고 최대 부하에 대비한 예비 동력을 확보하는 것입니다.

사일리지 베일러 관련 내용은 베일리지를 만들 계획인 생산자가 건초만 만드는 생산자보다 더 큰 트랙터가 필요한 이유를 설명합니다. 동일한 4×5 프레임에 건초용 원형 베일러를 설치하려면 45~55 PTO 마력이 필요합니다. 동일한 프레임을 베일러로 구성하면 사료 베일러 수분 함량이 높은 사일리지를 압축하려면 55~70마력의 PTO 출력이 필요합니다. 습한 작물은 건초보다 입방피트당 40~80% 더 무겁기 때문에 챔버 내부에서 압축하는 데 더 큰 토크가 필요하기 때문입니다. 사일리지 베일러 베일 형성 과정에서 줄기를 자르는 데 사용되는 사전 절단 칼날 시스템이 포함되어 있는데, 이 칼날은 추가로 10~15 PTO 마력을 소모하여 총 필요 마력(PTO 마력)이 65~85로 증가합니다. 건초용으로 55마력 엔진의 트랙터를 구입한 작업자가 나중에 칼날이 있는 사일리지 베일러로 업그레이드할 경우, 베일 작업에 필요한 마력(PTO 마력)이 15~25마력 부족하다는 것을 알게 될 것입니다.

PTO 안전: 치명적인 사고를 예방하는 6가지 필수 규칙

PTO 축은 모든 농장에서 가장 위험한 부품입니다. 분당 540회전(초당 9회전)으로 회전하는 이 축은 사람의 몸을 1초도 안 되는 시간에 감아버릴 만큼 강력한 토크를 발생시킵니다. PTO 끼임 사고는 미국에서 농기계 사망 사고의 주요 원인으로, NIOSH 자료에 따르면 매년 약 40~60명이 이 사고로 목숨을 잃습니다. 이러한 사망 사고는 다음 6가지 규칙을 예외 없이 준수했다면 모두 예방할 수 있었습니다.

1. 회전하는 PTO 샤프트를 절대로 밟지 마십시오. 발이 축에 걸리면 뇌가 상황을 인지하기도 전에 회전력 때문에 발이 축에 휘감길 수 있습니다. PTO가 작동 중일 때는 트랙터와 작업기 사이가 아닌 트랙터 주변을 걸어 다니십시오.
2. PTO 보호 덮개는 항상 제자리에 두십시오. 트랙터와 농기구 사이의 회전하는 구동축을 덮는 플라스틱 또는 금속 보호 덮개는 회전하는 축과의 접촉을 방지하기 위해 존재합니다. 많은 농부들이 연결 작업이 불편하다는 이유로 이 보호 덮개를 제거합니다. 보호 덮개를 제거하는 것은 언제든 사고로 이어질 수 있습니다. 보호 덮개가 손상된 경우, 다음 사용 전에 반드시 교체해야 합니다.
3. 트랙터에서 내리기 전에 PTO를 해제하십시오. PTO가 회전하는 동안에는 절대로 조정, 점검 또는 막힘 제거 작업을 수행해서는 안 됩니다. PTO를 끄고, 차량이 완전히 정지할 때까지 기다린 후, 주차 브레이크를 걸고 키를 뽑은 뒤 좌석에서 내리십시오.
4. 몸에 꼭 맞는 옷을 입으세요. 소매가 헐렁하거나 셔츠를 바지 안으로 넣어 입지 않았거나, 후드티 끈이 늘어져 있거나, 긴 머리카락이 있으면 회전축에 걸려 사고를 일으킬 수 있습니다. PTO 장비를 작동하기 전에는 모든 것을 바지 안으로 집어넣고, 머리카락을 묶고, 늘어지는 장신구는 모두 제거하십시오.
5. 절대로 승객이나 구경꾼이 작동 중인 장비 근처에 접근하지 못하게 하십시오. 어린이, 도우미 및 관찰자는 PTO가 작동 중인 트랙터에서 최소 9미터(30피트) 이상 떨어져 있어야 합니다. 보호 덮개 아래에서는 회전하는 축을 볼 수 없으므로 위험을 인지하지 못한 채 끼임 위험 구역으로 들어갈 수 있습니다.
6. PTO에서 비정상적인 소음이 발생하면 시동을 끄십시오. 딸깍거리는 소리, 긁히는 소리 또는 진동이 발생하는 PTO 구동축은 유니버설 조인트의 고장, 스플라인의 마모 또는 커플링의 풀림을 나타냅니다. 이러한 문제 중 하나라도 발생하면 부하가 걸린 상태에서 구동축이 분리되어 최대 540RPM의 속도로 회전할 수 있습니다. 회전하는 강철 튜브는 반경 내의 모든 것에 치명적인 충격을 가할 수 있습니다. 트랙터를 정지시키고 PTO를 분리한 후 점검한 다음 작업을 계속하십시오.

PTO 구동계 유지보수: 시즌 중 고장을 예방하는 5가지 점검 사항

1. PTO 작동 시 8~10시간마다 유니버설 조인트에 윤활유를 주입하십시오. 각 유니버설 조인트에는 그리스 주입구가 있으며, 4개의 베어링 캡 모두에 새 그리스가 나올 때까지 펌프질해야 합니다. 그리스가 부족한 유니버설 조인트는 20~40시간 내에 고장 나며, 고장은 토크 요구량이 가장 높은 최대 부하 상태, 즉 일반적으로 한여름 가장 더운 날 무거운 건초 더미를 묶는 작업 중에 발생합니다.
2. 슬립 클러치는 매년 점검하십시오. 구동축 작업기 끝단의 과부하 슬립 클러치는 충격 하중(픽업 막힘, 챔버 걸림)으로부터 변속기를 보호합니다. 클러치 플레이트가 제조사에서 정한 최소 두께 이하로 마모되면 과부하 시 클러치가 해제되지 않아 충격이 변속기에 그대로 전달되어 $400~$1,200 기어 세트가 파손될 수 있습니다. 슬립 클러치 플레이트 교체 비용은 $50~$150이며, 교체 시간은 30분입니다.
3. 구동축 길이와 신축 작동 상태를 확인하십시오. 텔레스코핑 부분은 걸림 없이 자유롭게 미끄러져야 합니다. 내외부 튜브가 부식되거나 휘어진 경우, 구동축이 작동 중 거리 변화를 수용하지 못하여 유니버설 조인트와 PTO 스터브 베어링에 과부하를 일으키는 걸림 현상이 발생합니다. 텔레스코핑 부분은 매년 청소하고 윤활 처리하십시오.
4. 보호막이 손상되지 않았고 자유롭게 회전하는지 확인하십시오. 안전 보호대는 내부에 있는 구동축과 독립적으로 회전해야 합니다. 보호대가 금이 가거나, 없거나, 녹이나 이물질로 인해 축에 고착된 경우, 안전 장치로서의 기능을 하지 못하고 오히려 끼임 사고의 원인이 됩니다. 손상된 보호대는 작동 전에 교체해야 합니다.
5. 구동축 각도가 25도를 초과하지 않는지 확인하십시오. 작업 높이에서 PTO 구동축은 트랙터 스터브와 작업기 입력부 사이에서 비교적 직선을 이루어야 합니다. 유니버설 조인트에서 25도 이상의 각도가 발생하면 베어링 마모가 300~500% 가속화되고 진동이 발생하여 축에 피로를 유발합니다. 작동 각도를 최소화하도록 작업기 히치 높이 또는 트랙터 견인봉 위치를 조정하십시오. 15도 이하의 각도로 작동하는 구동축은 가장 부드러운 동력 전달과 가장 긴 수명을 제공합니다. 부품 수명.

사일리지 베일러에서 PTO가 다른 건초 장비보다 더 중요한 이유

모든 건초 작업 장비는 PTO 동력이 필요하지만, 사일리지 베일러 건초 원형 베일러는 세 가지 주요 동력 소모 기능을 동시에 수행하기 때문에 PTO 시스템에 가장 높은 지속적인 부하를 줍니다. 첫째, 픽업 및 공급 시스템은 무겁고 젖은 사료를 챔버로 들어 올립니다. 둘째, 벨트 또는 롤러 시스템은 최대 유압으로 최고 밀도 설정에서 젖은 사료를 압축합니다. 셋째, 선택 사양인 나이프 뱅크는 14~25개의 고정식 카운터 나이프를 사용하여 최대 베일 회전 속도로 줄기를 절단합니다. 가볍고 건조한 사료에 대해 처음 두 가지 기능을 수행하는 건초 원형 베일러는 45~55 PTO 마력을 소모합니다. 사료 베일러 입방피트당 무게가 40~80% 더 나가는 사료에 대해 세 가지 기능을 모두 수행하려면 65~85 PTO 마력이 필요하며, 이는 동일한 기계 프레임에서 지속적인 동력 요구량이 40~55% 증가함을 의미합니다.

이처럼 지속적인 고부하 작업은 건초 베일링 작업보다 PTO 체인의 모든 구성 요소에 훨씬 더 큰 부담을 줍니다. 유니버설 조인트는 더 뜨거워지고, 슬립 클러치는 더 자주 작동하며, 기어박스 기어는 더 오랜 시간 동안 더 높은 토크 부하를 견뎌야 합니다. 트랙터 엔진은 베일링 작업 내내 정격 용량의 더 높은 비율로 작동합니다. 이것이 바로 건초에서 사일리지 베일러를 사용하여 베일리지 생산으로 전환하는 농가들이 건초 작업에는 충분했던 PTO 구동계, 기어박스, 트랙터 용량이 지속적인 고부하를 감당하기 위해 업그레이드가 필요하다는 것을 알게 되는 이유입니다. 장비 구매 시 사일리지 베일러에 맞게 PTO 시스템을 설계하면 베일링 작업 부하로 인해 기존 부품이 고장 나기 시작하는 시즌 중간에 업그레이드해야 하는 비용과 번거로움을 피할 수 있습니다.

부하 상태에서 PTO 속도가 540RPM 미만으로 떨어지면 어떻게 될까요?

트랙터 엔진이 PTO 축에 540RPM을 전달하는 데 필요한 제어 회전수를 유지할 수 없을 때, 즉 작업 장비의 요구량이 가용 동력을 초과할 때, PTO 회전수는 540RPM 아래로 떨어집니다. 원형 베일러의 경우, 이러한 속도 저하는 벨트 또는 롤러 회전 속도를 감소시켜 베일 챔버 회전 속도를 늦추고 사료가 고르게 압축되지 않게 합니다. 결과적으로 베일은 부드럽고 한쪽으로 치우쳐 둥근 모양을 유지하지 못하고, 취급 중에 네트 랩이 벗겨지며, 느슨한 부분이 단단한 부분보다 빗물을 더 빨리 흡수하여 야외 보관 성능이 저하됩니다. 디스크 모어의 경우, PTO 회전수 저하는 절단 디스크의 회전 속도를 설계된 팁 속도 이하로 낮춰 깨끗하게 잘리지 않고 거칠게 찢어진 절단면을 만듭니다. 거칠게 잘린 줄기는 표면이 수분 손실을 효과적으로 막지 못하기 때문에 깨끗하게 잘린 줄기보다 건조 속도가 20~30% 느립니다. 두 경우 모두 해결책은 최대 부하 시에도 엔진 회전수가 제어 회전수 아래로 떨어지지 않도록 충분한 PTO 마력을 확보한 트랙터를 사용하는 것입니다. 이는 구매 시점에 결정해야 할 사항이며, 위기 상황에서 현장에서 조정하는 것이 아닙니다.

편집자: Cxm