断梗激励下葡萄果粒的振动脱落特性与试验

闫 德，汪建晓，罗陆锋，刘文涛，韦慧玲，王金海，刘宝立，卢清华

断梗激励下葡萄果粒的振动脱落特性与试验

闫 德，汪建晓，罗陆锋※，刘文涛，韦慧玲，王金海，刘宝立，卢清华

（佛山科学技术学院机电工程与自动化学院，佛山 528000）

针对夹剪式鲜食葡萄采摘中的断梗振动激励引起的果粒脱落问题，对断梗激励下鲜食葡萄的振动脱落特性与动态响应进行研究。首先建立葡萄果实-分梗动力学模型，推导果实脱落的理论角速度，分析果实-果梗摆动脱落的临界分离条件。然后利用ABAQUS软件分析单颗粒葡萄在断梗激振下的动态响应与摆动趋势，探索在无挤压状态下果实形变过程，从而预测串型葡萄在断梗激励下的实际振动响应。最后对串型葡萄的简化模型进行振动有限元分析，获得葡萄果实在脱落前瞬间相对于果梗结合处的位移、速度、加速度和应力应变等数据，从而确定葡萄的临界振动脱落参数组合。通过仿真试验和采摘振动试验验证模型的准确性。结果表明：在断梗激励下，葡萄果实出现不确定的各向异性扭转摆动；对整串葡萄进行0～25 Hz的扫频分析可知受振果实的临界脱落频率约为4 Hz；受振果实摆动幅度为49.88 mm，速度峰值0.92 mm/s，加速度峰值39.08 mm/s2时开始脱落；同一激励下，虽然各个果实位置不同，但它们振动特性变化趋势相同。该研究可为防脱落采摘机构参数设计提供理论依据。

振动；力学模型；脱落特性；有限元分析；葡萄；动态响应

0 引 言

近年来中国葡萄产业发展迅猛，自2004年以来鲜食葡萄种植面积已持续居于世界第一[1]。……