동력 이륙

Power take-off
농장 트랙터 뒷부분의 특허청 직원.
트랙터의 3점 히치 사이에 있는 PTO(하단 박스 내)

동력 이륙 또는 동력 꺼내기(PTO)는 가동 중인 엔진과 같은 동력원에서 전력을 공급받아 부속된 장비나 별도의 기계와 같은 응용 프로그램에 전송하는 몇 가지 방법 중 하나입니다.

일반적으로 트랙터 또는 트럭에 설치된 스플라인 구동축으로, 접합 피팅이 있는 도구를 엔진으로 직접 구동할 수 있습니다.

반영구 장착 동력 이륙은 산업용 및 선박용 엔진에서도 확인할 수 있습니다.이러한 애플리케이션은 일반적으로 구동축과 볼트 조인트를 사용하여 보조 기구 또는 액세서리에 전력을 전달합니다.해양 애플리케이션의 경우, 이러한 축은 소방 펌프에 동력을 공급하기 위해 사용될 수 있다.

항공기 애플리케이션에서 이러한 액세서리 구동은 정속 구동과 함께 사용될 수 있습니다.제트 항공기는 엔진 부속품에 동력을 공급하는 데 사용되는 내부 기어박스, 외부 기어박스, 방사형 구동축 및 블리딩 공기 등 4가지 유형의 PTO 장치가 있습니다.경우에 따라 항공기 동력 이륙 시스템은 엔진 [1]시동 중에 엔진에 동력을 공급하기 위한 장치도 제공한다.Coffman 스타터도 참조하십시오.

또, 해파 에너지를 이용하는 파동 에너지 기술에서는, 동력 이륙 시스템을 이용한다.작동 원리는 다양하며 직접 기계 구동 시스템, 수력 터빈 전달 시스템, 수력 모터 시스템, 공압 공기 터빈 전달 시스템 및 직접 전기 구동 시스템으로 분류될 수 있습니다.[2]

역사

노란색 샤프트는 이 International Harvester 트랙터의 플레일 예초기에 PTO 드라이브를 제공합니다.

전력 공급이 보편화되기 전에는 다양한 전력 전송 방법이 사용 가능했지만, PTO가 제공하는 특성 중 일부로부터 더 많은 이점을 얻을 수 있는 애플리케이션이 있었습니다.플랫 벨트는 일반적으로 공장 증기 엔진, 휴대용 정지 엔진 또는 작업물 앞에 주차된 견인 엔진과 같이 엔진이 정지해 있는 경우에만 유용했습니다.트랙션 엔진이나 농장 도구를 견인하는 초기 트랙터와 같은 이동 차량의 경우, 도구는 자체 바퀴 중 하나(견인에 의해 회전이 부여됨)에서 이를 가져다가 롤러 체인을 통해 분배(예: 낫 바의 크랭크)함으로써 회전 동력을 받을 수 있지만, 차량이 이동을 멈추면 이러한 변속기가 중단된다.ng, 작업 부하 저항으로 인해 바퀴가 미끄러지는 경향이 있습니다.쉽게 연결되고 분리되는 커플링과 변화하는 각도(예: 트랙터-트레일러 조합이 회전할 때)로 주행할 수 있는 유연성을 갖춘 샤프트 드라이브의 개념은 추구해야 할 목표였습니다.

실험적인 동력 이륙은 1878년에 시도되었고, 이후 수십 [3]년 동안 다양한 사제 버전이 건설되었다.IHC(International Harvester Company)는 1918년에 [4]출시된 모델 8-16으로 생산 트랙터로 PTO를 최초로 출시했습니다.에드워드 A.IHC 엔지니어인 존스턴은 약 10년 전 프랑스에서 프랑스 농부이자 기계공인 구기스가 [4]즉흥적으로 만든 집에서 만든 PTO에 깊은 인상을 받았다.그와 그의 IHC 동료들은 이 아이디어를 8-16에 통합하고 이 기능을 활용할 수 있는 도구군을 설계했습니다.IHC는 일부 케이스 모델과 같은 다른 생산 트랙터에 PTO가 등장했기 때문에 시장에서 오랫동안 혼자 있었던 것은 아닙니다.1920년 IHC는 15-30 트랙터에 대한 PTO 옵션을 제공했고, 네브래스카 트랙터 테스트에 제출된 최초의 PTO 장착 트랙터였습니다.1920년대에 PTO는 IHC의 경쟁 우위였고, 다른 기업들은 결국 PTO의 구현을 따라잡았습니다.

변속기 내부에서 전원이 꺼지는 기어 트레인을 따라 정확한 지점은 PTO를 차량 주행(지상 속도)과 독립적으로 주행할 수 있는지 여부를 결정합니다.초기 PTO는 종종 메인 출력축에서 분리되었으며, 이는 PTO를 실행하기 위해 차량이 "기어"에 있어야 한다는 것을 의미합니다.이후 트랙터의 움직임과 독립적으로 PTO 회전을 제어할 수 있는 이른바 LPTO(Live PTO) 설계에 의해 개선되었습니다.이는 PTO에 의해 구동되는 부하로 인해 트랙터 모션이 느려지거나 정지되어 PTO에 의해 구동되는 장비가 따라잡을 수 있도록 하는 경우에 유용합니다.또한 트랙터가 주차된 채로 있는 곳에서도 작업을 수행할 수 있습니다. 예를 들어, 밭을 가로지르는 것이 아니라 비료 분쇄기를 말뚝이나 석호로 옮기거나 하는 것입니다.1945년 캐나다 온타리오주 브랜트포드의 Cockshutt Farm Equipment Ltd는 LPTO가 장착된 Cockshutt Model 30 트랙터를 선보였다.현재 구축되어[when?] 있는 대부분의 PTO는 가동 중입니다.현대의 트랙터에서 LPTO는 종종 푸시 버튼 또는 선택 스위치로 제어됩니다.따라서 PTO 샤프트에 접근해야 하는 작업자의 안전성이 높아집니다.

안전.

PTO가 들어 있는 보호용 플라스틱 칼집

PTO 및 관련 축과 유니버설 조인트는 농업과 산업에서 사고와 부상의 일반적인 원인입니다.National Safety Council에 따르면 1997년 미국에서 발생한 트랙터 관련 사망자 중 6%가 PTO와 관련이 있다.헐렁한 옷이 축 안으로 빨려 들어가면서 종종 뼈 골절, 사지 손실 또는 착용자의 사망을 초래할 수 있습니다.2009년 4월 13일, 전 메이저 리그 야구 스타 마크 피드리흐가 PTO와 관련된 사고로 사망했습니다. "그는 트럭의 동력 분리 축에 옷이 엉켰을 때 트럭을 수리하고 있었던 것으로 보입니다."라고 지방 검사 조셉 얼리 주니어가 [5]성명에서 말했습니다.농업 부상의 빈도와 심각성을 줄이기 위한 많은 노력에도 불구하고, 이러한 사건들은 여전히 발생한다.동력 꺼내기 얽힘은 사망이나 영구적 장애를 초래할 수 있는 농업 사건의 한 예이다.[6]

일부 공구는 PTO [7][8]샤프트를 봉입하기 위해 가벼운 자유 회전 보호 플라스틱 가드를 사용합니다. 일부 [citation needed]국가에서는 이러한 가드가 필수입니다.영국에서는 보건안전책임자의 지도가 [9]전단지에 포함되어 있다.

기술 표준화

농업용 PTO는 치수와 속도 면에서 표준화되어 있습니다.PTO의 ISO 표준은 ISO 500이며, 2004년판에서는 다음과 같이 3개의 파트로 나누어져 있습니다.

  1. ISO 500-1 일반 사양, 안전 요구사항, 마스터 실드 및 간극 구역 치수
  2. ISO 500-2 협궤도 트랙터, 마스터 실드 및 클리어런스 존 치수
  3. ISO 500-3 주요 PTO 치수 및 스플라인 치수, PTO 위치.

원래 타입(타입 1)은 분당 540회전(rpm)으로 동작해야 합니다.540rpm으로 회전하는 샤프트에는 6개의 스플라인과 직경이 있습니다.35 mm (1+3 인치)

고출력 애플리케이션을 지원하는 두 가지 새로운 유형은 1,000rpm에서 작동하며 샤프트 크기가 다릅니다.큰 샤프트에는 20개의 스플라인(직경 1+3⁄4인치 또는 44mm)이 있고 작은 샤프트에는 21개의 스플라인(직경 1+3⁄8인치 또는 35mm)이 있습니다(타입 2).농부들은 일반적으로 "540"이라고 불리는 유형 1과 비교하여 "대형 1000" 또는 "소형 1000"으로 이 두 유형을 구분합니다.

농업 장비에서 지속적으로 증가하는 마력 요구 사항과 농업 트랙터에 설치되는 더 높은 마력 엔진으로 인해 ISO 500에 더 큰 유형(타입 4로 지정됨)이 추가되었습니다.1300rpm의 더 높은 회전 속도로 작동하여 감소된 토크 레벨에서 동력을 전달할 수 있습니다.샤프트에는 22개의 스플라인과 57.5mm(mm)의 장경이 있습니다.최대 450kW(kW), 즉 약 600마력(hp)의 PTO 출력을 처리할 수 있습니다.

네 가지 유형 모두 트랙터의 캡 내부에서 볼 때 시계 반대 방향으로 회전하고 트랙터 뒤에 서면 축이 시계 방향으로 회전합니다.

1948년식 Land Rover와 같은 일부 초기 장비에는 10-스플라인 유형이 사용되었습니다.보통 6개의 스플라인 어댑터가 제공되었습니다.농업 기계 제조업체는 축에서 사용 가능한 순간 전력을 나타내는 공칭 PTO 전력 사양을 제공하는 것이 관례입니다.신형 트랙터에는 540/540E 및/또는 1000/1000E 옵션이 장착될 수 있으며, 이를 통해 트랙터는 낮은 엔진 속도를 사용하여 건초 제거기 또는 테더와 같은 출력이 낮은 특정 장비에 동력을 공급하여 필요한 분당 회전수를 유지함으로써 연료를 덜 사용하고 엔진에 대한 부하를 덜 가함으로써 효율성을 향상시키고 비용을 절감할 수 있습니다.

1927년 4월 ASAE(American Associety of Agriculture Engineers)에 의해 PTO 설계의 첫 산업 표준이 채택되었습니다.PTO 회전 속도는 536 ± 10 rpm으로 지정되었으며, 방향은 시계 방향이었습니다.속도는 나중에 [10]540rpm으로 변경되었습니다.

상용차에 사용

트럭 기어박스에 장착된 유압 PTO
Unimog 421의 PTO 유압 커넥터 및 커플링이 있는 후면 크로스바

트럭 변속기에는 PTO를 장착할 수 있는 위치가 하나 이상 있습니다.PTO는 별도로 구입해야 하며 변속기의 물리적 인터페이스를 호환되는 PTO와 일치시키려면 주의가 필요합니다.통상, PTO의 써플라이어는, 변속기의 제조원, 모델, 및 시리얼 번호의 상세를 요구하고 있습니다.또한 변속기 주변의 물리적 공간에 PTO 설치가 가능하도록 주의해야 합니다.PTO는 주 변속기 클러치와 PTO 자체에서 작동하는 원격 제어 메커니즘을 사용하여 결합 및 해제됩니다.일반적으로 PTO를 체결하기 위해 공기 밸브가 사용되지만 기계적 링크, 전기 또는 유압 메커니즘도 선택할 수 있습니다.

대부분의 Unimog에는 전면 및/또는 후면 PTO와 유압 장치 및 3점 히치 시스템이 함께 제공됩니다.

유닛은 해당 유닛을 통해 적용될 수 있는 연속 및 간헐적 토크에 따라 등급이 지정되며, 모델에 따라 "엔진 RPM에 대한 PTO 샤프트 회전" 비율이 달라집니다.

대부분의 경우 PTO는 유압 펌프에 직접 연결합니다.이를 통해 유압 오일 시스템을 통해 유압 모터가 차량 주변의 모든 위치로 기계적 힘을 전달하여 다시 회전력 또는 선형 기계적 힘으로 변환할 수 있습니다.일반적인 어플리케이션은 다음과 같습니다.

  • 소방차나 물차에서 양수기 운전
  • 카펫 청소용 트럭에 장착된 온수 추출기 구동(진공 송풍기 및 고압 용액 펌프 구동)
  • 시멘트 등 건재 이동에 사용하는 송풍기 시스템 전원 공급
  • 차량 일체형 공기 압축기 시스템[11] 전원 공급
  • 덤프트럭 침대 올리기
  • 전기 유지보수 담당자 또는 케이블 TV 유지보수 작업자가 사용하는 버킷트럭의 기계 암 조작
  • 견인차 윈치 작동
  • 쓰레기차 압축기 작동
  • 붐/그래플 트럭 운전
  • 트럭 장착 트리 스페이드 및 리프트 마스트 어셈블리 작동

분할축

분할축 PTO는 트럭의 구동축에 장착되어 PTO에 전력을 공급합니다.이러한 장치는 차량의 구동축을 두 부분으로 분리하는 추가 변속 장치입니다.

  • 엔진의 동력을 분할축 PTO로 전달하는 변속 장치 방향 샤프트;
  • 추진력을 액슬에 전달하는 액슬 방향 샤프트.

이 장치 자체는 엔진의 동력을 액슬 방향 축 또는 추가 PTO 출력축으로 독립적으로 전환하도록 설계되었습니다.이 작업은 톱니 또는 도그 클러치 같은 두 개의 독립적인 클러치에 의해 수행되며, 이는 전체 드라이브라인 정지 상태에서만 작동할 수 있습니다.주 변속 장치는 기어 선택에 따라 회전 속도를 변경하기 때문에 차량이 이동하는 동안에는 PTO를 작동할 수 없습니다.

4x4 차량에서는 리어 구동축만 분할축 PTO 기어박스에 사용되며, 차량의 4x4 구동 방식이 선택 가능한 4개 중 하나여야 합니다.PTO 작동 중에 프론트 액슬 구동축을 완전히 분리하는 WD 유형.

유압 펌프 이외의 것을 PTO에 직접 연결할 수도 있습니다(예: 소방차 펌프).

"샌드위치" 분할 샤프트

"샌드위치"형 분할축 유닛은 엔진과 변속기 사이에 장착되며 도로 유지보수 차량, 소방 차량 및 오프로드 차량에 사용됩니다.이 장치는 엔진 샤프트에서 직접 구동력을 전달하며, 최대 엔진 출력을 PTO에 전달할 수 있습니다.보통 이 장치들은 자체 윤활 시스템과 함께 제공됩니다.샌드위치 장착 스타일로 인해 변속 장치가 엔진에서 멀어지게 되므로 드라이브라인에 장착을 수용해야 합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ NASA 기술 비망록 101731; "X-29A 항공기의 고속 회전 동력 이륙축" 모니터링 기법; David F Voracek, Ames Research Center, Dryden Flight Research Facility, California, Edwards, 1990년 12월 nasa.gov
  2. ^ Ahamed, Raju; McKee, Kristoffer; Howard, Ian (2020-05-15). "Advancements of wave energy converters based on power take off (PTO) systems: A review". Ocean Engineering. 204: 107248. doi:10.1016/j.oceaneng.2020.107248. ISSN 0029-8018. S2CID 216206505.
  3. ^ Quick, Graeme (March–April 2008). "Spinning an historical yarn about power-take-off shafts" (PDF). Australian Grain. Greenmount Press. 17 (6): 36–37. Archived from the original (PDF) on 2021-02-26. Retrieved 2022-07-28. [From p. 36] The medal for the very first recorded power take-off on a piece of mobile machinery on the other hand ought to go to an Aveling and Porter Bell-type reaper. This steam-powered outfit was put on show at the 1878 Universal Exposition in Paris.
  4. ^ a b Pripps & Morland 1993, 페이지 37-39.
  5. ^ "Examiner: Fidrych suffocated to death". ESPN.com. 16 April 2009. Retrieved 7 January 2014.
  6. ^ Tinc, Pamela J.; Sorensen, Julie A. (2019-01-02). "Marketing Farm Safety: Using Principles of Influence to Increase PTO Shielding". Journal of Agromedicine. 24 (1): 101–109. doi:10.1080/1059924X.2018.1539421. ISSN 1059-924X. PMC 6353692. PMID 30346257.
  7. ^ "Power-Take-Off (PTO) Safety" (PDF). National Safety Council. May 2009. Archived from the original (PDF) on 2014-04-28. Retrieved 2022-07-28.
  8. ^ Privette, Charles (2002-03-01). "Farm Safety & Health - PTO Safety". Department of Agricultural and Biological Engineering. Clemson University. Archived from the original on 2005-03-28. Retrieved 2022-07-29. shields and guards were developed to prevent injury from these rotating shafts
  9. ^ "Agriculture Information Sheet No 40 (AIS40). Power take-offs and power take-off drive shafts" (PDF). Health and Safety Executive UK. October 2013 [January 2013]. Archived (PDF) from the original on 2021-10-31. Retrieved 2022-07-29.
  10. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-07-22. Retrieved 2009-05-03.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  11. ^ "PTO Air Compressors Direct-Transmission™ Mounted Air Compressor". VMAC. Retrieved 2018-12-11.

참고 문헌

  • Pripps, Robert N.; Morland, Andrew (photographer) (1993), Farmall Tractors: History of International McCormick-Deering Farmall Tractors, Farm Tractor Color History Series, Osceola, WI, USA: MBI, ISBN 978-0-87938-763-1.
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