基于振动分离特性的荔枝振动器结构优化

作     者：赵紫艳 王慰祖 王艳飞 李君 冼昊岚 

作者机构：华南农业大学工程学院 

出 版 物：《农机化研究》 (Journal of Agricultural Mechanization Research)

年 卷 期：2025年第4期

页      面：9-17页

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

基　　金：国家现代农业产业技术体系专项(CARS-32-13) 

主　　题：荔枝 振动采收 图像处理 分离特性 结构优化 

摘      要：为了研究荔枝振动分离特性，以此为基础优化振动器结构，利用往复振动采收装置在不同振动参数下对荔枝进行振动分离试验，并采用MatLab软件分析高速相机拍摄的荔枝运动视频，获得荔枝运动参数(轨迹、速度、加速度等)。为了确定振动机构的最优工作参数，利用Design-Expert软件处理试验数据并得到回归模型，再通过响应曲面分析振动频率、振幅和振动距离对荔枝分离特性(分离时间、碰撞次数和惯性力)的影响，对回归模型进行优化，结果表明：当振动频率为9.7 Hz、振幅为80 mm、振动距离为29.4 mm时，既能保证较短的分离时间又能减轻荔枝果实所受的机械损伤。为了基于最优工作参数对振动器进行结构优化，以采收效率高和损伤小为目标，以尺寸约束、角度约束和强度约束为约束条件，建立多目标优化模型。优化后的振动器为对心曲柄滑块机构，曲柄长度为56 mm,连杆为127 mm,角速度为62 rad/s。经验证，优化后的振动器可以提高采收效率，减少果实所受损伤，为荔枝振动采收器的设计提供依据。