果树果实动态参数传递特性研究开题报告

1. 研究目的与意义

我国是林果生产强国，干果产业位居世界首位。林果采收作业是林果生产中最耗时、最费力的一个环节，季节性强、劳动强度大、费用高，其所用劳动力占整个生产过程的35%-45%。目前，常用的采收技术多采用机械振动激振果树使果实脱落，其优势在于振动式收获能够快速有效地分离成熟果实，适合大面积、规模化果品生产。振动采收最基本的理论是振动能量传递到果枝上转变为果实的分离力，分离力大于果柄结合力，果实脱落。传递到果实上的能量影响着振动位移、速度、加速度的响应特性，因而林果果实振动动态参数传递特性的研究对提高采收效率和果实采净率具有重要意义。

2. 国内外研究现状分析

国内研究概况：林果机械化研究在我国逐步展开，由最初的引进国外技术到自护研发机械采收技术，目前国内林果机械化采收技术日趋成熟，对于林果采收振动系统动态特性传递的研究还是处于起步阶段，在开展振动采收技术理论方面和动态特性传递动力学建模分析还相对较少。李国英等人建立树干和树枝振动的简化力学模型；岳庆文等人建立了振动采收时果实运动微分方程；王业成等人建立了黑加仑采收率与振动频率、振幅、激振位置三因素之间的数学模型。沈瑞珍等人对银杏侧枝落果研究，得到最优激振频率；李强等人对枸杞采摘研究得到影响采净率的各个因素，蔡菲等人研究高速摄像技术的振动落果惯性力振动落果所需的最小惯性力。

国外研究概况：发达国家果园机械采收较为普遍，主要采收林果，为了提高采收效率和采净率。国外开展的机械振动采收的理论起步较早，针对果树或其他树木进行动力学建模分析，提出果树振动采收器械的基本理论，采用偏心块式激振器对树枝进行分析并建立树干激振系统和果树采收机振动态系统。目前在动态特性传递力学建模分析，建立三自由度的果茎振动系统；二个自由度的线性粘性与非线性阻尼的果茎振动系统；一个自由度系统来描述树木受冲击式激振响应。针对动态特性传递试验研究，应用惯性式曲柄滑块振动采收机、惯性式树枝振动采收机，采用不同的激振方式对果实进行采摘得到动态响应决定因素有激振频率和激振方式，果树特征参数对动态响应分布与振动传递亦有影响。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

（1）研究果树树干、树枝各点的位移、速度、加速度响应关系； （2）研究果树果实位移、速度、加速度响应关系；（3）对果实响应特征进行图像处理。

计划：

4. 研究创新点

研究激振与采净效果之间的关系，而没有具体分析果实处的动态响应特性，以及激振频率对振动响应的影响。研究树干各点以及果梗和果柄处的位移、速度、加速度响应，分析试验中各个参数对其传递特性的影响。