“树叶对银杏果树频谱及振动响应的影响研究”文献综述

摘 要： 林果产业在现代林业中占有非常重要的作用，其发展遍布全国各地。林果采收作业是林果生产中最耗时、最费力的一个环节。随着林果机械化采收技术的广泛应用，对果树的固有频谱和振动响应特性需要进行更加深入的研究。本文综述了国内外振动采收机理研究中树体动力学建模分析、树体动力学试验方面的研究现状。振动采收领域的研究以及取得不少突破，但还存在一些问题。林果树动力学建模分析主要采用简化模型的方法，对果树进行建模与仿真时往往忽略树叶的质量与阻尼，而实际上树叶对于果树的动态特性有着不容小觑的影响。为此，本文拟研究银杏树在不同生长期的阻尼、频谱与振动响应特性，分析银杏树的树叶对于果树频谱及振动特性的影响，为果树的动力学建模仿真提供理论依据，从而为深入研究林果振动采收以及实际振动采收提供一定的理论基础。

关键词：树叶；果树；频谱；振动。

Summary for Effects of Leaves on Spectrum and Vibration Response of Ginkgo Fruit Trees

Abstract：Fruit industry in modern forestry plays a very important role, its development throughout the country. Fruit harvesting is the most time-consuming and laborious process in fruit production. With the wide application of mechanized fruit harvesting technology, the natural frequency spectrum and vibration response characteristics of fruit trees need to be further studied. This paper summarizes the research status of tree dynamics modeling analysis and tree dynamics test in the research of vibration harvesting mechanism at home and abroad. Many breakthroughs have been made in the field of vibration harvesting, but there are still some problems. The dynamic modeling and analysis of forest fruit trees mainly adopts the method of simplified model. When modeling and simulating the fruit trees, the mass and damping of the leaves are often ignored. In fact, the leaves have a significant influence on the dynamic characteristics of the fruit trees. To this end, the paper studies ginkgo trees in different growth period and vibration damping, spectrum response characteristics, the analysis of the ginkgo tree leaves for fruit trees spectrum and the influence of the vibration characteristic, provide theoretical basis for fruit tree modeling and simulation of dynamics, thus for further research on fruit harvested and the actual vibration harvest provide certain theoretical basis.

Key Words：Leaves; Fruit trees; Spectrum; Vibration.

1. 研究背景、目的与意义

我国是世界主要林果生产国，林果种类丰富，主要分为鲜果和干果。林果产业是现代林业的重要组成部分,2011年我国林果产值达4155.15亿元，产量达12398万吨，其中水果11471万吨，干果927万吨^[1]林果在全国各地都有发展产业，林果产业是新疆的支柱产业，到2010年林果面积将达到80万公顷，优质果品产量超过1000万吨^[2]。近来，江苏林果产业的发展也十分迅速，南通市、泰州市、溧阳市的林果产业的规模在逐渐扩展变大。截至2010年底，泰州市定植银杏树650万株，其中挂果树近100万株，常年白果产量8000吨左右，银杏种植面积达1.6万公顷；位于溧阳的江苏省板栗标准化示范区共有10万亩板栗生产基地，年产板栗达6500吨^[3]。

林果采收是整个林果生产中最重要的一个环节，具有季节性强、采收周期短、劳动强度大等特点，所用劳动力占整个生产过程的35%-45%^[4]。目前林果采收的方法主要有手工采收、半机械化采收、机械化采收和采摘机器人四种。半机械化采收时，由工人借助采摘工具进行采摘，并借助作业台移动到下一个工作位置，采用机械输送林果。这种方法虽然与手工采摘的工作效率相比有所提高，但其整体技术水准较低，在操作上都为手动控制。随着林果产业规模不断扩大，劳动成本日益增高，用林果的机械化采收代替低效率的人工采收，降低劳动成本，提高成产率已经迫在眉睫。

对于红枣、核桃、银杏等干果类林果，目前最有效的采收方式是机械振动收获，其工作原理是通过一定形式的振动机构，将机械振动传递给果树，果树在接受了外加的强迫振动后，也以一定的频率和振幅振动响应，从而使果枝上的果实以某种振动形式而加速运动，产生惯性力，当果实获得的惯性力大于果实与果枝之间的结合力时，果实就会从树枝上分离脱落^[5]。目前国内外机械化采收大多是利用振动果树使果实振摇掉落，落进在果树下面设置的承接装置，再用输送装置输送到运输车上，使用这种采收机械不仅提高生产效率，而且降低了损伤率和劳动成本，提高了果农的经济效益。林果采收的机械化适用于干果类(枣、核桃、银杏等)，直接可以满足当前生产需要，且具有技术可行性。研究林果机械化采收技术可提高采收效率，改变林果采收现状^[6]。对于进一步提高林果产业管理水平，提升林果业的综合生产能力，提高农村经济的综合效益，实现农业现代化、增加农民收入有着重大的意义，林果采收机械有着广阔的市场前景。