酿酒葡萄植株振动传递特性研究.pdf

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1、·ResearchonVibrationTransmissionCharacteristicsofWineGrapePlantADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringByYangLan-tao(MechanicalDesignandTheory)DissertationSupervisor:Prof.WangLi-hongJune,2018摘要葡萄产业是新疆特色林果

2、优势产业和农业支柱产业之一，具有显著的经济效益与生态价值。截止2015年，新疆酿酒葡萄种植面积已达4万公顷，但其收获作业却依旧由人工完成。目前国外发达国家虽已实现酿酒葡萄的机械化收获作业，但其作业对象酿酒葡萄植株主要为主干形树形，而新疆酿酒葡萄植株树形大多为多主蔓扇形，两种树形植株在振动传递特性等方面存在较大差异，导致国外酿酒葡萄收获机并不能直接应用于我国新疆酿酒葡萄的采收作业。因此，本文旨在探明新疆多主蔓扇形树形酿酒葡萄植株的振动传递特性，获取适宜酿酒葡萄收获的较优激振参数与方式，以期为新疆酿酒葡萄收获机械振摇机构的设计及优化提供参考依据。在

3、分析林果机械振动采收试验、树体动力学分析以及树体振动传递规律研究现状的基础上，通过实地调研和查阅文献，确定了以北方广泛栽培种植的双主蔓规则扇形树形酿酒葡萄植株为本文研究对象；对该树形植株基本结构参数进行了测定与统计分析，获得了植株基本结构参数的分布规律；测定了植株主蔓及结果枝含水率、密度以及弹性模量3个材料特性参数，并获得了其分布规律。通过理论分析，建立了植株的振动微分方程，得出了植株各枝蔓共振频率的解析表达式；对植株进行了激光扫描试验，提取了植株外表结构网格信息，并通过逆向工程参数化建模方法建立了酿酒葡萄植株的三维实体模型；通过对所建植株实体

4、模型进行动力学模态与谐响应仿真分析，得到酿酒葡萄植株在0Hz~30Hz频率范围内的各阶固频分布、振型以及共振频率分布，确定了能使植株获得较好振动响应效果的激振频率。通过室内植株锤击试验，分析了植株的振动频谱特性及振动在植株上的传递规律，揭示了酿酒葡萄植株振动传递特性，最终获取了适宜酿酒葡萄振动收获的较优激振参数和方式。试验结果表明：1）植株主蔓及结果枝在9Hz、14Hz以及22Hz附近频率处振动能量分布相对较大，响应较为强烈，在进行酿酒葡萄收获作业时振摇机构可选取9Hz、14Hz以及22Hz附近频率作为激振频率，该结论同时验证了仿真结果的准确性

5、。2）振动在植株枝蔓上是以波的形式进行传递，其传递规律与激振力和激振位置无关；在近地端位置激振植株时，植株根系及其连接土壤会吸收大部分振动能量，在设计酿酒葡萄振摇机构时，其振摇部件切忌离植株根部太近，以免过多的激振能量被植株根部及其连接土壤损耗；在植株主蔓距地面三分之一处进行激振时，植株主蔓及结果枝都能够获得较好的振动传递效果；振动能量可通过铁丝以及主根在主蔓之间进行传递，但被激振主蔓振动响应要明显大于相邻主蔓，在设计酿酒葡萄振摇机构时，振摇机构应能够保证每根主蔓都被激振到，以提高植株的振动传递效率。关键词：酿酒葡萄；振动传递；动力学特性；逆向

6、建模；锤击试验IAbstractGrapeindustryisoneofthecharacteristicfruitadvantageousindustriesandagriculturalpillarindustriesinXinjiang，whichhassignificanteconomicandecologicalvalue.Asof2015,thewine-growingareahasreached40000hm2,however,itsharvestingisstillcompletedmanually.Althoughforeig

7、ndevelopedcountrieshavealreadyachievedmechanizedharvestingforwinegrapes,whosewinegrapetreestyleistrunk-shapedprimarily,whilethetreestyleinXinjiangismultiplemainvinefan-shapedtree,therearetwolargedifferencesinvibrationtransmissioncharacteristicbetweenthem.Thus,thispaperaimsto

8、explorethevibrationtransmissioncharacteristicsofthemultiplemainvinefan-shap