自走式枸杞振動(dòng)采收機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

萬(wàn)芳新，孫浩博，杜小龍，李聲元，趙永彪，黃曉鵬

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

枸杞鮮果含有多種營(yíng)養(yǎng)成分，是一種藥食同源的作物，制干后的枸杞子具有滋養(yǎng)保健、藥用、制作飲料、制酒等功能[1-4]。枸杞種植于我國(guó)西北地區(qū)，主要分布于甘肅、寧夏、新疆等地，是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，在寧夏枸杞核心產(chǎn)區(qū)的規(guī)模鄉(xiāng)鎮(zhèn)及專業(yè)村，農(nóng)民來(lái)自枸杞栽培的收入可能占其總收入的60%以上。枸杞采摘具有季節(jié)性強(qiáng)、勞動(dòng)密集的特點(diǎn)，長(zhǎng)久以來(lái)，枸杞的高效機(jī)械化采收一直是需要解決的難題[5-7]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于一些漿果類的果實(shí)振動(dòng)式采收做了很多的研究。如張文強(qiáng)等[8]設(shè)計(jì)了一種振搖式枸杞采收機(jī)，優(yōu)化了振搖裝置，實(shí)現(xiàn)了較低的損傷率。張最等[9]通過(guò)建立枸杞結(jié)果枝條的振動(dòng)模型，通過(guò)優(yōu)化分析得到振動(dòng)法采摘成熟枸杞果實(shí)最佳的工作參數(shù)，并設(shè)計(jì)了一種振動(dòng)式枸杞采收機(jī)，在一定程度上提高了采摘機(jī)的采摘效率。趙健等[10]通過(guò)正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)優(yōu)化了便攜式枸杞振動(dòng)采收裝置的振動(dòng)頻率、振動(dòng)時(shí)間、振動(dòng)桿直徑，降低了采收過(guò)程中的果實(shí)損傷。王亞軍[11]設(shè)計(jì)了一種背負(fù)氣吸式枸杞采摘機(jī)，采用負(fù)壓吸附原理使得枸杞在負(fù)壓作用下落入到存儲(chǔ)箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)采收。徐麗明等[12]設(shè)計(jì)了一種梳刷振動(dòng)式枸杞收獲裝置，并進(jìn)行了田間試驗(yàn)，在試驗(yàn)中確定了一組采收效果最好的參數(shù)組合。張文強(qiáng)等[13]設(shè)計(jì)并優(yōu)化了一種變間距梳刷式枸杞采收裝置，實(shí)現(xiàn)了枸杞與枝條的脫離以及枸杞與梳刷指的分離。馬永龍、耿峻[14]設(shè)計(jì)了一種雙梳板可變間距梳耙式枸杞采摘器，該采摘器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采摘效率較高。目前國(guó)外多采用振動(dòng)方式進(jìn)行采收。Sumner等[15]通過(guò)傳感器測(cè)量振動(dòng)器產(chǎn)生的慣性力和加速度，發(fā)現(xiàn)3種振動(dòng)器的收獲效率沒(méi)有明顯差別，噴灑化學(xué)制劑有助于提高收獲效率，但收獲果實(shí)質(zhì)量不佳；Peterson等[16-17]設(shè)計(jì)了一種振動(dòng)撞擊式櫻桃收獲機(jī)，利用懸臂壓緊待振樹枝，通過(guò)前端的動(dòng)作裝置快速撞擊樹枝使果實(shí)分離，試驗(yàn)表明該機(jī)能夠進(jìn)行 Y 型櫻桃樹的收獲。Polat[18-21]研究了不同振動(dòng)頻率和振幅對(duì)開心果果實(shí)采收效率的影響，發(fā)現(xiàn)激振頻率對(duì)采收率的影響效果顯著。Láng、Peterson等[22-24]建立了基于果樹樹干-主根結(jié)構(gòu)的單自由度模型，分析了激勵(lì)高度和振動(dòng)頻率與果樹振幅、能量消耗和額定功率等參數(shù)之間的關(guān)系。采用往復(fù)、旋轉(zhuǎn)等振動(dòng)方式，敲擊或梳刷植物枝條，使果實(shí)與枝干分離，探討了振動(dòng)方式對(duì)果實(shí)采收的影響。Mann等[25-26]研制了一種振動(dòng)式沙棘果采收裝置，通過(guò)試驗(yàn)表明損傷效果取決于刷頭的轉(zhuǎn)速和刷毛的直徑，采凈率高，但對(duì)沙棘樹型、種植方式要求嚴(yán)格。綜上，目前小型漿果采收設(shè)備在采收過(guò)程中存在著果實(shí)損傷率、采青率較高，而采凈率較低的問(wèn)題，部分振搖式機(jī)械還會(huì)對(duì)果樹造成損傷。因此，適宜于枸杞的低損傷采收方法仍是一個(gè)亟待解決的難題。

本文通過(guò)前期測(cè)量試驗(yàn)建立了枸杞果樹系統(tǒng)的振動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)模擬試驗(yàn)確定掛果枝固有頻率，并分析影響枸杞分離的主要參數(shù)，設(shè)計(jì)一種自走式枸杞振動(dòng)采收機(jī)。通過(guò)田間試驗(yàn)，得出各個(gè)參數(shù)的取值范圍，并以這些參數(shù)為因素進(jìn)行優(yōu)化，得出最優(yōu)參數(shù)組合，初步滿足了枸杞低損傷采摘的技術(shù)需求。

1 自走式枸杞振動(dòng)采收機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1為自走式枸杞振動(dòng)采收機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，主要由機(jī)架、自走式底盤、電動(dòng)機(jī)、激振裝置、行走機(jī)構(gòu)、控制裝置、果實(shí)輸送與收集裝置等組成?？紤]到枸杞種植園的土壤特點(diǎn)，采用履帶式行走裝置。機(jī)架采用門型結(jié)構(gòu)，并與自走式底盤相連接，激振裝置安裝于車體上部，振動(dòng)桿組分別布置在車體左右兩側(cè)，果實(shí)收集裝置位于車體后部，輸送裝置將集果箱與清選裝置相連接。設(shè)備采用雙側(cè)驅(qū)動(dòng)，雙側(cè)采收大大提高了采收效率，并且降低了故障發(fā)生率。

該機(jī)能夠一次性完成枸杞果實(shí)的采收工作。枸杞采收機(jī)采用一體式車架，各裝置和部件都固定在機(jī)架上，工作時(shí)，采收機(jī)以一定的速度直線行駛，并且騎跨在枸杞果樹上。分布于車體兩側(cè)的激振裝置(11)振動(dòng)桿組均勻插入樹體，并且做上下往復(fù)振動(dòng)。下垂的掛果枝條在振動(dòng)桿組的激振力作用下，枸杞果實(shí)與樹體分離下落，由安裝在車體下方的兩組斜向果實(shí)收集裝置(10)輸送到水平運(yùn)輸帶，再由斜向運(yùn)輸帶經(jīng)物料斗(3)進(jìn)入清選裝置(5)，最后分別進(jìn)入兩組集果箱(6)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采收。

其中激振裝置由振動(dòng)桿(圖2)、偏心圓盤(圖3)和電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。振動(dòng)桿的長(zhǎng)度為750 mm，直徑為10 mm；偏心輪半徑范圍是15～40 mm。圓盤端面設(shè)置6個(gè)螺栓孔，對(duì)應(yīng)偏心輪的半徑是15、20、25、30、35、40 mm，遞增公差為5 mm，從內(nèi)向外順時(shí)針依次遞增，兩相鄰螺栓孔等角度的分布在圓盤端面上。

2 果樹系統(tǒng)振動(dòng)力學(xué)模型的建立與分析

2.1 果樹系統(tǒng)的振動(dòng)力學(xué)模型建立

本文所采用的振動(dòng)采摘原理如圖4所示，采收機(jī)上縱向圓周分布的振動(dòng)桿插入樹體，并且由激振源產(chǎn)生振動(dòng)，帶動(dòng)振動(dòng)桿做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)桿的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)對(duì)枸杞枝條連續(xù)拍打，枸杞果實(shí)由于受迫振動(dòng)而從樹體掉落。由于實(shí)際情況下枸杞果實(shí)受力的復(fù)雜性、枸杞果樹生物力學(xué)特性以及枝條生長(zhǎng)情況的不同，因此在建立果樹系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型時(shí)，需要做一些假設(shè)，即：(1)枸杞果實(shí)相鄰之間的距離近似相等；(2)由于成熟期的枸杞果樹除主枝、二級(jí)枝條外，其余側(cè)枝呈自由下垂?fàn)?，固可?jiǎn)化為懸臂梁模型；(3)枸杞果樹力學(xué)特性用等效彈性系數(shù)和阻尼系數(shù)描述，且具有各向同性；(4)在枸杞果樹受迫振動(dòng)過(guò)程中，只考慮與激振力方向相同的系統(tǒng)自由度[27]。

枸杞側(cè)枝在受迫振動(dòng)過(guò)程中，在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)阻尼對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)的影響是必須考慮的。尤其當(dāng)激振頻率在系統(tǒng)固有頻率附近時(shí)必須予以考慮。一般情況下，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)可將各種類型的阻尼化作等效粘性阻尼，化簡(jiǎn)后的系統(tǒng)阻尼表示如下：

(1)

可得耗散力為：

(2)

為便于分析系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性，引入拉格朗日第二類動(dòng)力學(xué)方程：

(3)

L=T-V

(4)

式中，L為系統(tǒng)拉格朗日函數(shù)；V為系統(tǒng)所具有的勢(shì)能；Q為系統(tǒng)所受外力(N)；T為系統(tǒng)所具有的動(dòng)能，q為系統(tǒng)位移(m)。

將式(2)、(4)代入式(3)得系統(tǒng)阻尼動(dòng)力學(xué)方程：

(5)

采收機(jī)振動(dòng)桿作用于枸杞掛果側(cè)枝，使枸杞果實(shí)產(chǎn)生慣性力，枸杞果實(shí)受到振動(dòng)后的慣性力大于果柄與側(cè)枝連接處的結(jié)合力時(shí)果實(shí)掉落，實(shí)現(xiàn)采摘。這種作用力作用形式是一種連續(xù)拍打的動(dòng)作。枸杞側(cè)枝在振動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)位移輸出響應(yīng)為正弦規(guī)律，可表示如下：

f(t)=Asin(ωt+φ)·e-ξωt

(6)

式中，A為振幅；ω為振動(dòng)角頻率；φ為初始相位角；t為振動(dòng)時(shí)間；ξ為阻尼比。

對(duì)式(6)求二階導(dǎo)數(shù)，得出振動(dòng)加速度輸出響應(yīng)，應(yīng)用牛頓第二定律得出振動(dòng)過(guò)程中的慣性力：

F慣性力=Amω2(1-ξ2)sin(ωt+φ)·e-ξωt

(7)

式中，m為單個(gè)枸杞果實(shí)的質(zhì)量。

因此，當(dāng)F慣性力>F結(jié)合力時(shí)，枸杞果實(shí)脫落。實(shí)際采收過(guò)程中，當(dāng)F熟果結(jié)合力

2.2 掛果枝固有頻率的確定

利用SolidWorks三維軟件建立枸杞掛果枝條的三維模型。運(yùn)用該軟件中的Simulation插件完成對(duì)三維裝配體模型的材料添加、網(wǎng)格劃分、零部件的接觸以及創(chuàng)建算例，完成掛果枝條的有限元模型創(chuàng)建。對(duì)掛果枝條模態(tài)分析獲得枸杞掛果側(cè)枝前50階固有頻率，如圖5所示。由于高頻振動(dòng)容易對(duì)果樹產(chǎn)生損傷，因此僅摘錄枸杞掛果側(cè)枝小于20 Hz的固有頻率，如表1所示。

表1 枸杞掛果側(cè)枝固有頻率/HzTable 1 Natural frequency of lateral branches of Lycium barbarum

由圖5可以看出，各階振型總體表現(xiàn)為側(cè)枝的彎曲變形和果柄-果實(shí)的晃動(dòng)、扭轉(zhuǎn)，擺動(dòng)過(guò)程中伴隨有部分相鄰果實(shí)的碰撞。低頻模態(tài)主要表現(xiàn)為側(cè)枝和果柄-果實(shí)的擺動(dòng)，果柄-果實(shí)與側(cè)枝的運(yùn)動(dòng)并不一致，這說(shuō)明模態(tài)分析中果柄-果實(shí)與掛果側(cè)枝的運(yùn)動(dòng)相對(duì)較為獨(dú)立，Spatz 等[29]研究指出果樹分枝的擺動(dòng)與樹干的運(yùn)動(dòng)并不是統(tǒng)一的，而是相對(duì)獨(dú)立的。其中高頻模態(tài)主要表現(xiàn)為整樹的振動(dòng)，不同模態(tài)振型產(chǎn)生大幅振動(dòng)的三級(jí)枝和掛果枝也不同。在11階固有頻率(11.6 Hz)以上時(shí)，能使掛果側(cè)枝產(chǎn)生振動(dòng)，但掛果側(cè)枝在12階固有頻率(11.9 Hz)以上時(shí)，枸杞掛果側(cè)枝產(chǎn)生大幅度振動(dòng)，容易造成掛果側(cè)枝和果實(shí)的損傷。

因此，能使枸杞掛果側(cè)枝產(chǎn)生整體振動(dòng)模態(tài)的振型取前11階，其固有頻率范圍為2.5～11.6 Hz。

3 田間試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)為甘肅省白銀地區(qū)屬于中溫帶半干旱區(qū)向干旱區(qū)的過(guò)渡地帶。該地區(qū)年均氣溫為6℃～9℃，年降水量在180～450 mm之間，蒸發(fā)量在1 500～1 600 mm之間。以該地區(qū)廣泛種植的寧杞4號(hào)為試驗(yàn)對(duì)象。試驗(yàn)于2018年7月25日在白銀市靖遠(yuǎn)縣農(nóng)戶枸杞種植園中進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)間正值枸杞果實(shí)成熟期，是枸杞收獲的最佳時(shí)間。利用試制的枸杞振動(dòng)裝置進(jìn)行田間采收試驗(yàn)研究，確定振幅、頻率、振動(dòng)桿數(shù)量對(duì)成熟枸杞果實(shí)的采凈率、損傷率、青果錯(cuò)采率的影響，并驗(yàn)證激振裝置設(shè)計(jì)的合理性，以進(jìn)一步優(yōu)化采收相關(guān)參數(shù)。

3.2 試驗(yàn)方法

3.2.1 采凈率測(cè)定方法 采凈率的測(cè)定主要是通過(guò)人工計(jì)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。每棵枸杞果樹振動(dòng)完畢后，撿拾振落后的成熟枸杞落果并計(jì)數(shù)，然后用人工目測(cè)法計(jì)數(shù)果樹上未脫的成熟枸杞果實(shí)數(shù)量，每組試驗(yàn)重復(fù) 3 次，取3次試驗(yàn)結(jié)果的平均值，依據(jù)式(8)計(jì)算采凈率。

(8)

式中，ηj為采凈率(%)；n1為振落下來(lái)的成熟枸杞果實(shí)數(shù)量(個(gè))；n2為未振落下來(lái)的成熟枸杞果實(shí)數(shù)量。

3.3.2 青果錯(cuò)采率測(cè)定方法 每棵枸杞果樹振動(dòng)完畢后，撿拾振落后的青果并計(jì)數(shù)，然后用人工目測(cè)法計(jì)數(shù)果樹上未脫落的成熟青果數(shù)量，最后依據(jù)式(9)計(jì)算錯(cuò)采率。

(9)

式中，ηc為采凈率(%)；n3為振落下來(lái)的青果數(shù)量；n4為未振落下來(lái)的青果數(shù)量。

3.2.3 成熟枸杞果實(shí)損傷率測(cè)定方法 每棵枸杞果樹振動(dòng)完畢后，撿拾振落后有明顯破裂的成熟枸杞果并計(jì)數(shù)，然后用人工目測(cè)法計(jì)數(shù)果樹上未脫落的成熟枸杞果實(shí)數(shù)量，最后依據(jù)式(10)計(jì)算損傷率。

(10)

式中，ηs為成熟枸杞損傷率(%)；n5為損傷的成熟枸杞數(shù)量(個(gè))。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 試驗(yàn)結(jié)果與回歸模型

依據(jù)前期單因素試驗(yàn)的結(jié)果，以偏心圓盤轉(zhuǎn)速、振動(dòng)桿組振幅、振動(dòng)桿數(shù)量為試驗(yàn)因素進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)。各影響因素的水平設(shè)置和編碼如表2所示?？偣策M(jìn)行17組試驗(yàn)，每組進(jìn)行5次重復(fù)試驗(yàn)，取5次試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為該組試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，通過(guò) Design-expert 8.0.6軟件進(jìn)行方差分析，分別以成熟枸杞采凈率ηj、青果錯(cuò)采率ηc以及成熟枸杞損傷率ηs為響應(yīng)函數(shù)，剔除不顯著項(xiàng)后，得到以各影響因素為自變量的編碼回歸數(shù)學(xué)模型，如式(11) ～式(13)所示：

表2 因素水平編碼表Table 2 Factor level coding table

表3 試驗(yàn)方案與試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Test plan and results

ηj=91.23+4.11x1+1.56x2+1.14x2x3

(11)

ηc=7.08+2.94x1+0.45x2+0.77x1x2

(12)

ηs=1.96+0.57x1+0.40x2

(13)

式中，x1、x2、x3分別為各影響因素的水平編碼值。

方差分析結(jié)果表明模型處于顯著水平，沒(méi)有不可控制的因子干擾試驗(yàn)，該模型可以用來(lái)確定各因素對(duì)采收效果各性能指標(biāo)的影響規(guī)律。

4.2 成熟枸杞采凈率響應(yīng)曲面分析

圖6a為不同因素對(duì)采凈率的響應(yīng)曲面，由響應(yīng)面得出，在試驗(yàn)水平范圍內(nèi)，偏心圓盤轉(zhuǎn)速對(duì)成熟枸杞采凈率的影響比振幅略微顯著；偏心盤轉(zhuǎn)速對(duì)枸杞果實(shí)采收時(shí)的慣性力影響較大，成熟枸杞果實(shí)的慣性力越大，其采凈率也越高；但是在較低轉(zhuǎn)速段(140～150 r·min-1)，隨著轉(zhuǎn)速的增加，成熟枸杞采凈率增大緩慢，說(shuō)明振幅太小導(dǎo)致采收裝置沒(méi)有充分發(fā)揮其作用，當(dāng)達(dá)到中、高轉(zhuǎn)速段(150～180 r·min-1)時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速的增加，成熟枸杞采凈率顯著增大。由圖6b和圖6c可以看出，振動(dòng)桿數(shù)量對(duì)成熟枸杞采凈率的影響總體呈現(xiàn)先增大后減小，增大幅度和減小幅度均不大，這可能是因?yàn)楫?dāng)振動(dòng)桿數(shù)量太少時(shí)，掛果枝條得不到振動(dòng)桿的有效作用而不能脫落；當(dāng)振動(dòng)桿數(shù)量過(guò)多時(shí)，會(huì)發(fā)生個(gè)別掛果枝條纏繞在振動(dòng)桿反而不能被分離。由圖6c可以看出，振幅對(duì)采凈率的影響隨著振幅的增加平穩(wěn)增大。

4.3 青果錯(cuò)采率響應(yīng)曲面分析

由圖7a及公式(12)可知，隨著轉(zhuǎn)速的升高，青果錯(cuò)采率顯著增大。說(shuō)明轉(zhuǎn)速的增加導(dǎo)致青果的慣性力增大，當(dāng)超過(guò)其與果梗的結(jié)合力時(shí)產(chǎn)生分離；由圖7b可以看出，隨著振動(dòng)桿數(shù)量的增加，青果錯(cuò)采率先增大后減小，但總體變化幅度不大，說(shuō)明振動(dòng)桿數(shù)量對(duì)青果錯(cuò)采率的影響不大；由圖7c可以看出，隨著振幅的增加，青果錯(cuò)采率先增大后緩慢減小，但是到達(dá)臨界值后增大緩慢。

4.4 成熟枸杞損傷率響應(yīng)曲面分析

由圖8a 及公式(13)可知：隨著偏心圓盤轉(zhuǎn)速的升高，成熟枸杞損傷率也逐步增加，這說(shuō)明偏心圓盤轉(zhuǎn)速對(duì)成熟枸杞損傷率的影響顯著；如圖8b所示，振動(dòng)桿數(shù)量對(duì)枸杞損傷率基本保持不變，說(shuō)明振動(dòng)桿數(shù)量對(duì)成熟枸杞損傷率并無(wú)很大影響；如圖8c所示，隨著振幅的增加，成熟枸杞損傷率先加速增大后轉(zhuǎn)為緩慢增加，這說(shuō)明在一定振幅幅值范圍內(nèi)，振幅增大會(huì)加大振動(dòng)桿在果樹上的作業(yè)面積，導(dǎo)致?lián)p傷率增大，但是當(dāng)達(dá)到某一臨界值時(shí)，振幅的增加不會(huì)造成更多的果實(shí)損傷。

以上結(jié)果表明：隨著偏心盤轉(zhuǎn)速的升高，成熟枸杞的采凈率顯著增加。與此同時(shí)，在轉(zhuǎn)速升高到160 r·min-1后，青果錯(cuò)采率與成熟枸杞損傷率也會(huì)增大；振動(dòng)桿組振幅對(duì)成熟枸杞采凈率的影響同轉(zhuǎn)速類似，采凈率隨振幅增大緩慢升高，同時(shí)青果錯(cuò)采率和損傷率隨著振幅增大而緩慢增大；振動(dòng)桿數(shù)量對(duì)采凈率、錯(cuò)采率均無(wú)明顯影響，但振動(dòng)桿數(shù)量越多損傷率越高。

5 參數(shù)優(yōu)化及驗(yàn)證

利用Design-Expert 8.0.6軟件下的最優(yōu)值預(yù)測(cè)功能，在滿足成熟枸杞采凈率大于85%、青果錯(cuò)采率小于10%、成熟枸杞損傷率小于10%的前提下，獲得最佳因素參數(shù)組合為：偏心盤轉(zhuǎn)速為140 r·min-1，振幅為70 mm，振動(dòng)桿數(shù)量10個(gè)。

枸杞含水率會(huì)隨成熟度發(fā)生顯著變化，同時(shí)考慮到果實(shí)品種和生長(zhǎng)情況的差異性，驗(yàn)證試驗(yàn)于2018年7月27日在甘肅白銀市靖遠(yuǎn)縣不同農(nóng)戶的枸杞種植園完成，試驗(yàn)材料與激振裝置繼續(xù)使用上述設(shè)備?？紤]到隨機(jī)誤差的存在，進(jìn)行10組重復(fù)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示：成熟枸杞采凈率的最小值為86.26%，最大值為96.21%，平均值為91.23%；青果錯(cuò)采率的最小值為0.48%，最大值為5.80%，平均值為3.14%；成熟枸杞損傷率的最小值為0.84%，最大值為2.87%，平均值為1.85%。

工藝驗(yàn)證試驗(yàn)表明：最優(yōu)參數(shù)組合下得到的試驗(yàn)指標(biāo)綜合采收效果優(yōu)于其他參數(shù)組合，滿足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié) 論

1)通過(guò)建立果樹系統(tǒng)的振動(dòng)力學(xué)模型對(duì)枸杞果實(shí)采摘條件做出了理論分析，得出收獲期枸杞掛果枝固有頻率范圍為2.5～11.6 Hz。

2)設(shè)計(jì)出一種自走式枸杞振動(dòng)采收機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)枸杞的機(jī)械化采摘，初步完成了“摘熟留青”的農(nóng)藝要求，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和收獲作業(yè)成本，提高了生產(chǎn)效率。且收獲枸杞成色較好，損傷率低 。

3)采收試驗(yàn)后以成熟枸杞果實(shí)的采凈率、損傷率、青果錯(cuò)采率為試驗(yàn)指標(biāo)，以偏心圓盤轉(zhuǎn)速、振動(dòng)桿組振幅、振動(dòng)桿數(shù)量為試驗(yàn)因素，進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn)，結(jié)合響應(yīng)曲面分析，得出各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響規(guī)律。并利用Design-Expert 8.0.6軟件優(yōu)化各項(xiàng)參數(shù)，獲得最佳因素參數(shù)組合為：偏心盤轉(zhuǎn)速為140 r·min-1，振幅為70 mm，振動(dòng)桿數(shù)量10個(gè)。該組合條件下成熟枸杞采凈率91.23%，青果錯(cuò)采率3.14%，成熟枸杞損傷率平均值為1.85%，滿足設(shè)計(jì)要求。