基于高速摄像技术的振动落果惯性力研究

【目的】研究果实在激振力作用下脱离枝干的运动规律、果实振动脱落时的加速度和脱落惯性力,为振动式果品收获机的研制提供理论依据。【方法】运用果树振动装置进行了杏果侧枝振动落果试验,采用高速摄像仪对分离过程进行了跟踪拍摄,通过Phantom控制软件对图像进行跟踪、捕捉、分析和计算,探寻杏果实在脱离枝干过程中瞬时速度的变化规律。【结果】杏果实脱离枝干过程中瞬时速度的变化表现为增大-减小-匀速运动-杏果实与枝干完全分离,杏果实与所在枝干的相对瞬时速度最大达到1.723m/s,杏果实的脱落加速度最大为4.270×102 m/s2,脱落惯性力最大为5.124N。【结论】脱落惯性力是杏果实脱离枝干所需的最小作用力,其是确定振动式果品收获机在收获果实的过程中作用于枝干激振力大小的理论依据,也是振动式果品收获机其他性能指标的理论参考。确定适当的激振力,可以保证振动式果品收获机在采收过程中果实的采净率高,同时对果树的损伤最小。     

双体多向型激振装置参数研究

为提高果树振动采摘响应均匀性,同时提高果实采收效率、降低能耗、减少果树与果实的损伤,设计一种双体多向型激振装置,主要由偏心块、传动齿轮、传动轴、箱体等组成。建立振动装置–果树振动系统,并分析6种不同的偏心块转速比与偏心矩比组合产生的非圆周载荷效果。首先,采用多视角三维重建技术获取果树三维模型;然后,运用ANSYS进行果树谐响应分析得到激振装置的最佳工作频率;最后,运用ADAMS建立果树动力学仿真模型,比较非圆周载荷、直线载荷、圆周载荷下的果树加速度响应。仿真结果表明：当两偏心块转速比为3∶1、偏心矩比为1∶1时,果树在非圆周载荷下的加速度响应均值为194.35 m/s2,高于直线载荷下的(186.28 m/s2),略低于圆周载荷下的(204.41 m/s2);非圆周载荷的加速度响应变异系数为0.575,低于直线载荷的(0.625)和圆周载荷的(0.622),说明非圆周载荷有更均匀的加速度响应。田间试验表明,该装置的采摘率为92.2%,果实损伤率为4.6%,优于单偏心激振装置。     

基于Solidworks建模及有限元分析的核桃收获机的仿真设计

运用Solidworks建模，设计了一种核桃振动收获机，主要由夹持装置、激振装置及机架组成，通过激振器中偏心块运转产生的激振力作用于核桃树干上，侧枝上核桃被迫振动，产生大于果柄力的拉力，使果柄断裂、果实脱落。用UG对核桃树进行三维建模，导入Workbench进行模态分析，得到核桃树最适激振频率为15.41 Hz，夹持装置夹紧力为3.185 kN。对激振装置中偏心块进行参数设计，通过有限元分析，得偏心块固有频率为1 626.1~ 5 072.6 Hz；对偏心块结构静力进行分析，其形变为0.022 mm，应变为55.12 MPa，偏心块结构稳定，可满足设计要求。     

受迫振动下杏果实树枝能量传递初探

【目的】研究果树在外激励载荷作用下树枝能量的传递过程,揭示振动采收果实的落果机理,为机械振动式采收技术的应用提供理论依据。【方法】由机械式激振器为果实树枝提供振源进行振动采收,通过高速摄像仪对整个采收过程进行记录,再用高速摄像仪的Phantom控制软件对整个试验过程进行详细的分析研究,获得树枝能量传递的一般规律。【结果】果实距离树枝分叉近的地方先脱落;各采样点以距离激振源远近依次达到能量的最大值且峰值依次降低,能量峰值大约损失了15%;树枝Ⅰ与主枝的夹角为42°时获得的峰值动能较树枝Ⅱ与主枝的夹角为80°的峰值动能大40%,且角度小果实也先脱落。【结论】能量以能量波的模式在树枝中传递,在传递过程中具有滞后性和能量的损失;果枝粗细对动能的传递有较大影响,细枝上的果实脱落所需时间较长;树枝与树干的夹角越小,各采样点在摆动方向获得的动能越大,越有利于果实脱落。     

无患子果树不同激振条件下的振动响应特性研究

为了解决无患子人工采收效率低、成本高的问题,并对机械振动采收设备的设计提供理论基础。研究无患子果树不同激振条件下的振动特性以及振动能量的传递特性,通过建立果树受迫振动模型,分析影响无患子果树振动的因素,通过改变不同的激振条件,分析振动响应的最佳采收参数。综合考虑振动采收力和能量传输因素,结果表明,激振频率与加速度近似为二次曲线关系;高频率配合低激振点,低频率与高激振点组合效果最好;建议最佳的振动频率为12～14Hz,激振源在75%主干上下处效果更好。     

板栗树振动响应特性与落果情况试验研究

为解决板栗人工采收效率低、成本高的问题,对板栗机械振动采收装备的设计提供参数支持。针对3棵板栗树,通过单偏心式振动电机激振树干对板栗树各分枝上加速度响应以及落果情况进行了试验研究。结果表明:3棵树树干和各果枝测点处的合加速度均与激振频率呈二次曲线增长关系,激振频率的增加有利于板栗树各果枝振动响应的增强;但受距激励点的距离和果枝直径的变化,在外力激励下的各分枝的振动往往分布不均匀,造成了各测点处X、Y、Z 3个方向的加速度响应特性存在一定的差异性;随着激振频率的增大,板栗成熟果实与未成熟果实的落果率也逐渐增大,经综合评分的方法分析得出在18~22 Hz的频率激振下,3棵树落果情况较为理想,可达到选择性采收的目的。     

我国林果振动采收机发展应用现状与展望

林果产业是我国林业发展的重要组成部分,林果采收又是林果产业发展的重要标志.国外对林果振动采收的研究较早,相关采收装置早已进入应用阶段,国内的振动采收机发展较晚,相关研究比较缺乏.在采收机应用研究方面,国外研制了树干、树枝和树冠式振动采收机,并已形成种类广泛的林果采收机体系;国内针对干果类、鲜果类、浆果类林果研究开发了便携式、履带偏心式、液压式等多种林果振动采收机,但仍处于试验研究阶段未获得广泛应用.随着果园种植面积不断扩大,机械化作业成为必然趋势,为了给机械化作业创造条件,我国急需推广果园标准化种植及抚育模式,开发新型可靠的果实催熟技术,推行振动采收机模块化组合模式和集成采收技术.     

葡萄树主要生长期内磷素吸收及累积规律

【目的】探讨葡萄树磷素吸收、转运和分配规律,为葡萄树的科学施肥提供参考依据。【方法】以7年生红地球葡萄为试材,对主要生长期内树体生物量和各器官及其皮层、木质部的磷含量和磷累积动态进行研究。【结果】在主要生长期内,葡萄生物量增加12.4 t/hm2,新梢旺长期至浆果膨大期植株生物量累积迅速,净增加量为9.7t/hm2,占生物总累积量的78.6%。早期果树器官建造主要利用树体贮存的磷素,且磷的分配随生长中心的转移而转移。果树新生器官(叶、新梢)中磷含量表现为物候前期较高,中后期较低;根系磷含量表现出前期降低,后期升高的趋势;主干磷含量变化幅度不大。同一物候期各器官皮层与木质部磷含量大小顺序均为根系>枝条>主干。葡萄树体主要生长期内磷素吸收量为33.1 kg/hm2,叶与果实年携走磷量分别为3.1和11.9 kg/hm2。浆果膨大期果树吸收磷素量较大,达15.4 kg/hm2,占总吸收量的47%。【结论】推荐葡萄树(产量18 t/hm2)施纯磷55.1 kg/hm2,其中于果实收获后秋季施磷29.2 kg/hm2,于浆果膨大期之前追施磷25.9 kg/hm2。     

成熟度对伽师瓜采后蔗糖代谢及后熟甜度的影响

【目的】依据成熟度对伽师瓜采后蔗糖代谢及甜度的影响,确定适宜采收成熟度。【方法】采用液相色谱法、分光光度计法,测定常规种伽师瓜3个成熟度果实采后的3种糖组分含量、5种蔗糖代谢酶活性以及甜度的连续变化。【结果】贮期结束时3个成熟度伽师瓜的甜度差异为:成熟度2>成熟度1>成熟度3。成熟度2果实的蔗糖含量相对最高、对甜度贡献最大;蔗糖合成酶(SS)、酸性转化酶(AI)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)是其采后糖代谢的调控关键酶。【结论】通过采后糖含量、酶活性及甜度的比较,成熟度2(可溶性固形物10%¹2%)为伽师瓜适宜贮运的采收成熟度。     

拖拉机整车振动测试系统的设计

【目的】研究设计拖拉机整车振动测试系统,为拖拉机整车振动特性研究提供平台。【方法】基于DaqLab/2005数据采集装置、LC0201信号调理器、传感器和计算机等,设计拖拉机整车振动信号采集部分;根据振动信号分析处理要求,基于MATLAB,应用频谱分析、小波分析、非线性振动的混沌分析等理论,设计振动信号分析处理部分。【结果】信号采集部分可以根据需要获得拖拉机在不同行驶速度和不同激振频率下的振动加速度信号;振动信号分析处理部分可以对信号进行预处理及相关分析、频谱分析和非线性信号的混沌分析等。采用拖拉机整车振动测试系统对上海-50拖拉机的整车振动进行实测,认为拖拉机整车振动是混沌振动。【结论】设计的拖拉机整车振动测试系统可用于拖拉机整车振动特性的研究。