振动式蓝莓采摘机对果实收获的影响试验

美国作为蓝莓原产国，最早研制出振动式蓝莓采摘机。美国在植株振动模型方面所作的大量研究，主要是针对乔木果树进行的。国内蓝莓的机械化采收尚处在起步阶段，现有的浆果采收机械并不适于蓝莓采摘。

‘蓝丰’系美国蓝莓品种，果实颗粒大、肉质硬，中熟，树体为灌木高丛，生长健壮，开张，适合振动式蓝莓采摘机作业，抗旱、连续丰产能力强，中国已引进广泛种植。笔者在对‘蓝丰’蓝莓果树的研究中，将果树简化为果实、果柄和树枝系统与树体和树根系统，建立果实振动力模型和果树振动系统模型，通过采摘力的分析，对模型求解，得到采摘适宜的振动频率，并使用东北林业大学自主研发的GYL062型牵引振动式蓝莓采摘机进行采摘试验，以期提高采摘机的采摘效率，降低青果的脱落率，减少振动采摘对枝条和果实的损伤，提高蓝莓采摘机工作的适应性。

1 蓝莓果树振动模型的建立

振动式采果是将采摘机产生的机械振动力传递给果树，果树树枝在接受强迫振动力后，以

一定的频率和振幅振动，树枝上的果实通过振动加速运动。当加速运动的果实受到的惯性力大于果实与树枝之间的结合力时果实掉落。通过果树振动模型分析果树在振动过程中的响应特性，可确定果实收获的适宜的振动频率。

蓝莓果树形态大小及果实大小存在差异，以‘蓝丰’品种为对象，对蓝莓果实、果柄及树枝系统、树体与树根系统建模及求解。

1.1 果实振动力模型

电磁大锅灶蓝莓果实生长在树枝的最末端，因此果实振动力模型包括果实、果柄和与果柄相连的副枝。蓝莓生长的空间分布以及振动机构的执行，不能使所有的蓝莓果实全部受到相同的振动力的作用，未受到振动力直接作用的树枝，会在其他树枝所产生的振动影响下，在同一果树树枝之间的相互约束条件下相应地产生振动。由于振动式采摘对果树产生的振动是接触和持续的，所以近似认为采摘过程中果树的振动频率即为振动器的振动频率。

设定振动过程中，长有果实的副枝不发生扭转变形。果实悬挂点处的惯性力，分为垂直于果柄的切向分力和沿着果柄的法向分力。切向分力使得果柄发生弯曲变形，对果实的采摘不产生影响，所以只考虑使果柄产生轴向拉力的法向分力。

将强迫振动、树枝的振动和果实的振动简化在同一平面内，这样树枝、果实和果柄的运动系统即可简化为ccenter1个运动的单摆系统，建立如图1所示的坐标系，用拉格朗日法分析摆的运动微分方程。

由图1几何关系可知，果实在XOZ坐标系下的绝对坐标为：

蜂巢格室

1.2 果树振动系统模型

蓝莓采摘机为接触式旋转振动收获机，将旋转振动器深入植物冠层内，击打和梳刷果实，使果树产生振动。假设由旋转振动器产生的惯性力为MSrv2sinvt，可以得到连续式收获系统的动力学方程：

经过分析和计算得出的黏性阻尼系数，通过分析可知，果树振动系统包括树体和树根2部分。对振动果树系统，除了考虑树体接受振动以外，还要考虑树根需要吸收一部分能量。树体和树根吸收的能量与树体和树根的质量分布、树根结构分布和作用力位置有关。

2ca1214振动采摘力分析

2.1 振动采摘力的产生

东北林业大学自主研发的振动式蓝莓采摘机(型号为GYL062)为龙门式车体，车体内部安装振动指排，依靠液压马达驱动曲柄摇杆机构，带动双侧指排同时振动，通过调节液压马达转速调节振动频率。由华苑牌350型拖拉机牵引作业。振动采摘机构作用于果树，指排（即振动棒）直接插入树冠使其传递振动，产生的采摘力使果实与树枝分离。

2.2振动频率的确定