沙棘振动采收机制的仿真分析

摘要

沙棘是一种理想的生态环境保护植物,在中国的西部广泛种植,其果实具有较高的营养和药用价值.但沙棘果实的采收非常困难,使其经济价值远未开发,因此有必要研究沙棘果实的机械采收.收获沙棘及其它小果实通常是通过振动树干或树枝,使果实分离.为了正确设计合适的振动采收装置,有必要先模拟振动采收机制并进行分析.rn 本文使用了有限元分析技术描述沙棘树的振动特性.首先,沙棘树的三维实体模型是由Pro/E建立并导入到有限元分析软件.其次,使用模态分析确定沙棘树的自然振动属性,如固有频率和振动模式.最后,采用谐波响应分析来观察添加了一个正弦载荷时的稳态响应.模态分析结果表明,沙棘树的前十阶固有频率在14.895Hz(一阶频率)至59.814Hz(第十阶频率)之间变化.谐响应分析的结果表明,振动收获沙棘果实时,振动载荷应用于侧枝显然比应用于主干更加优越,而且对沙棘树枝条的破坏性也更小.振动载荷为66N可以确保大多数沙棘子从树上分离.本文通过对沙棘的振动采收的有限元模拟仿真分析,为沙棘振动采收装备的开发提供一定的理论基础.