组合梳排式荔枝采摘技术研究

摘要

我国是世界第一荔枝生产大国，面积和产量分别约占全世界的80%和75%以上，但由于我国果园作业机械研究起步较晚，果园机械化基础较差，荔枝的采摘作业尚未很好地实现机械化和自动化作业。针对目前荔枝采摘作业存在的问题，本文通过研究荔枝树枝干振动能量传递的规律，分析得出适合荔枝采摘的振动方式，设计了一种组合梳排式荔枝采摘机构，并对样机进行试验，分析样机参数对采摘效率和果实破损率的影响。
　　1）对荔枝果树受迫振动时的动态特性传递进行研究，获得振动能量在荔枝枝干的传递规律，为采摘机具激振方式与结构选择提供设计依据。经过试验分析得到：（1）各级分支各测点振动加速度幅值X、Y方向振动加速度幅值都随着激振频率的增大而变大，在低频20Hz以下，Y方向振动加速度幅值要小于X方向，在25~50Hz时，Y方向振动加速度幅值要大于X方向，且最大值均大于X方向。（2）四条传递路径，各测点X、Y方向的振动传递比沿着传递路径方向先增大后减小，在最接近路径终点的位置振动加速度传递比越小。（3）激振点在树干时，通过各路径振动加速度的传递比可以发现，传递到荔枝树冠位置的能量微乎其微，很难达到荔枝分离所需要的分离力；激振点在靠近树冠的分支时，该分支靠近树冠位置的测点加速度幅值较大，但其他分支靠近树冠位置的测点加速度幅值较小。
　　2）对果实振动采摘机理进行研究，推导出激振系统动力学方程，从而可以得出激振器的振幅和角速度的参考值。根据荔枝果园种植现状，提出采摘机具的设计要求，确定采用树冠振动式采摘的方式，并利用汽油机提供动力。根据设计要求，对机具进行整体设计，确定核心部件偏心机构、梳排机构的参数，并对样机进行试制。样机试制完成后，采用高速相机对荔枝采摘过程进行捕捉，统计荔枝运动过程中碰撞情况，分析果实所处位置与脱落时间的关系。
　　3）通过单因素和正交试验，分析振动装置激振频率、上梳排间距和下梳排摆动角度对荔枝采摘效率和破损率的影响，确定最佳采收组合参数。通过对试验结果的分析可知，在梳排振动频率23.33Hz、上梳排间距为15mm、下梳排摆动角度为30°时，荔枝破损率最低，振动装置的激振频率、上梳排间距和下梳排摆动角度均对采摘效率有显著影响。在梳排振动频率为26.67Hz，上梳排间距为15 mm，下梳排转动角度为50°时，采摘效率最高，此时的荔枝破损率为7.18%。
　　4）将机械振动采收与人工采摘的荔枝放在相同的试验环境中8天，每隔两天对荔枝色差、可溶性固形物含量和可滴定酸含量进行检测，判断机械采摘是否会对荔枝的品质产生影响。通过试验分析结果可知，机械采摘组和人工采摘组荔枝品质无显著性差异，满足荔枝销售运输的要求。

目录

声明

1绪论

1. 1研究背景及意义

1. 2国内外研究现状

1. 3本论文的主要研究内容

1. 4技术路线

2荔枝枝干振动能量传递规律研究

2. 1材料与方法

2. 2试验结果与分析

2. 3本章小结

3. 1振动采摘机理研究

3. 2设计方案拟定

3. 3总体设计

3. 4荔枝振动脱落捕捉试验

3. 5本章小结

4. 1材料与方法

4. 2样机采摘试验

4. 3本章小结

5振动采摘荔枝品质对比

5. 1材料与方法

5. 2结果与分析

5. 3本章小结

6 总结与展望

6. 1本文主要研究与结论

6. 2展望

致谢

参考文献

附录A在读硕士期间研究成果

附录B在读硕士期间所获奖项