杏果实振动采收速度规律的研究

研究了杏果实在振动采收过程的运动规律、果实振动脱落时的速度变化规律。运用果树振动装置进行了杏果实振动采收试验,借助高速摄像仪对振动采收过程进行了跟踪拍摄,通过Phantom软件对图像进行捕捉、跟踪、分析和计算。结果发现:杏果实完全脱落前6~10 ms时刻,由于惯性力的作用使得果柄沿径向出现裂痕,表现出脱落的迹象;杏果实与枝干的相对瞬时速度出现峰值,果柄横截面出现裂纹,发生断裂。应用高速摄像技术对振动落果时的速度进行研究,可以较好地反映落果的运动规律,直观地了解整个落果过程。     

基于ANSYS对振动果树枝干“Y”型响应的研究

以机械振动采收果树为研究对象,利用ANSYS Workbench软件对机械振动采收果树枝干进行动力学研究。通过Pro/E 5.0参数化方法建立果树枝干三维实体模型,将模型简化处理后导入ANSYS Workbench中进行仿真分析[1],对果树枝干进行10阶模态分析,得到果树枝干的固有频率和振型;对其进行谐响应分析,计算出果树枝干产生共振的频率、共振幅值和共振幅度最大的位置。进行室内冲击试验,找到共振频率,与有限元分析结果进行比较,表明有限元分析法可以为撞击式收获机的优化和设计提供理论依据。     

“Y”型果树动力学模型仿真及试验的研究

为了在研究分析果树振动特性时使问题简化,提出了用质量—弹性元件系统来建立果树力学模型的方法。为验证该方法的有效性,选择将"Y"型果树主干L0、主枝L1、侧枝L2视为3个质量块,建立三自由度果树振动模型,并运用Mat Lab中Simulink子系统封装技术对所建立的振动模型进行仿真运算,将得到的仿真结果与试验结果进行比较,得出主干L0、主枝L1、侧枝L2的加速度时域变化曲线。结果表明:仿真与试验结果吻合程度较好,建立的果树三自由度模型能够比较好地反映果树振动情况,用质量—弹性元件系统来建立果树力学模型的方法是切实可行的。同时,通过对果树共振频率的研究,确定25Hz左右为较合适的采摘激振频率,可为林果振动采摘收获机的参数优化提供必要的理论基础。     

基于高速摄像技术落果运动规律的研究

研究枝干和杏果实在落果过程中的瞬时速度及位移变化规律,为振动机械化采收提供必要的理论依据。通过机械振动装置对杏树进行振动采收试验,借助高速摄像仪对振动采收过程进行跟踪拍摄记录,利用Phantom软件对图像进行分析、计算。由分析可知:在受迫振动中同枝干、不同位置的杏果实瞬时速度的变化规律有6个阶段,所在枝干的瞬时速度峰值出现时刻都较杏果实瞬时速度峰值出现的早;杏果实瞬时速度的变化周期与所在枝干瞬时速度的周期变化相近,约为70~80ms,完全分离前的6~10ms,杏果实与所在枝干的相对瞬时速度达到最大。结果证明:振动采收时使用高速摄像装置进行速度分析,可以较好地得到落果的运动规律,直观地了解整个落果过程并且量化杏果实的力学性能参数。