刺梨果柄分离特性研究及有限元分析

谢志平 郎彦城

(贵州师范大学机械与电气工程学院，贵州 贵阳 550025)

刺梨果实富含多种维生素,具有很好的营养价值和保健的功用,有“维C 之王” 的美誉[1]。近年来,贵州省大力发展刺梨种植,到2020 年底,刺梨种植面积将达133333.33hm2,鲜果的年产量可达10 万t[2]。目前刺梨果实的采摘主要依靠人工,采摘效率低、劳动强度大。为实现刺梨果实机械化采摘,需要获得刺梨果柄分离特性。

近年已有学者对番茄果茎[3,4]、杏果枝[5]、花生果柄[6]、核桃果柄[7]、枸杞果柄[8]、油茶果柄[9]分离进行了研究。秦金伟等[3]分析了在动载条件下番茄果茎分离特性。罗新豫等[4]研究不同采摘运动方位对番茄果实采摘力的影响规律。杨会民等[5]研究了枝干直径、果实质量、果实表面坚实度等因素对杏果枝分离力的影响规律。迟晓元等[6]对92 个花生品种果柄力学特性进行了研究。乔园园等[7]探讨了不同品种核桃果柄分离力与青皮开裂度和表面硬度的关系。何昕孺等[8]研究了果实形态、果柄形态和内源激素间等因素对枸杞果柄分离力的影响规律。谢承健等[9]探讨了果柄直径、油茶果几何平均直径和成熟度与油茶果柄分离力的光系。目前,针对刺梨果柄分离特性的研究还未见报道。

本文通过测定刺梨形态和力学参数,建立刺梨有限元模型,利用刺梨果柄分离试验和有限元仿真分析方法获得刺梨果柄分离的应力变化规律,以期为刺梨机械化采摘设备设计提供基础数据和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及设备

试验中的刺梨果实品种为“贵龙5 号”,采摘于贵州省龙里县谷脚镇刺梨产业示范园区。……