一种林果双枝干自激振系统及对振采摘方法

技术领域

本发明涉及林果采收机械设备领域，具体说是一种林果双枝干自激振系统及对振采摘方法。

背景技术

目前，油茶果、高酸苹果、大枣、山楂、核桃等林果采收主要依靠人工进行，劳动强度大、采摘效率低、成本高，成为其产业发展的瓶颈。因此，林果的机械化采摘是林果产业发展的迫切需求和必然趋势。

林果采摘机械化是提高作业效率和节本增效的有效途径。振动采摘技术可以提高林果的采收率，减少对果实和树枝的损伤，可实现产业机械化生产。振动采摘技术通过激振器产生振动，将产生的振动传递到树干或树冠，树干或树冠带动枝条上的林果振动，使林果获得一定的速度和加速度，伴随着惯性力的作用，当惯性力大于与枝条的结合力时，林果与枝条连接的最脆弱处断裂，实现果-梗分离，林果脱离枝条。

目前，市场上的采摘机通常使用振动头夹住树干后，对树干进行摇晃，虽然采摘效率高，但是树干施加高频振动，会造成树皮脱落、树根断裂，甚至出现果树死亡。另外，振动头夹住树干后，机器底座需要固定，克服振动头的反作用力，会白白浪费一部分能耗。而且，这种采摘机多数比较笨重，机器采摘占用空间大，在丘陵山区运输需要消耗大量人力，在相对密集的种植区域无法作业。

例如：中国实用新型CN 214545732 U《双振动式果实采摘装置》，提出一种双振动式果实采摘装置，包括两个夹持臂，两所述夹持臂的一端铰接连接设置，所述夹持臂包括夹持顶板和夹持底板，所述夹持顶板与所述夹持底板的边沿之间固定设有夹持围板；两所述夹持臂之间设有横向设置的夹持施力缸，两所述夹持臂上分别设有振动驱动器。但存在夹持力过大，并且振动整个树干，会对树干和根系造成损伤。

中国实用新型CN 213548440 U《振动式果实采摘机》，提出一种振动式果实采摘机，包括行走装置，所述行走装置上设有振动连接架，所述振动连接架上安装有振动头，所述振动头包括两树干夹持臂，两所述树干夹持臂的一端铰接连接设置，两所述树干夹持臂之间设有夹持施力器，其中一所述树干夹持臂上设有振动马达。同样存在夹持力过大的问题，而且存在体积过大的问题，其行走装置在丘陵山区很难发挥作用。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种林果双枝干自激振系统。该自激振系统结构简单紧凑，对果实和树枝损伤小，可实现振幅、频率和振动高度可调，使双树冠或树枝局部对振，在林果行间携带方便，可用于林果大规模采摘，采收效率高，能耗低，降低林果采收成本。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种林果双枝干自激振系统，其特征在于，由液压站及振动执行部件组成，振动执行部件通过软质液压油管I 9和软质液压油管II 10与液压站相连接。

在上述方案的基础上，

所述液压站包括底座14，电机15固定安装在底座14上，液压泵18通过传动装置与电机15相连接；液压油箱17固定安装在底座14上，液压油箱17通过液压油管III 19与液压泵18连接，液压油管Ⅳ22连接液压泵18及换向阀16，液压油箱17通过液压油管V 23与换向阀16连接；软质液压油管I 9和软质液压油管II 10的一端与换向阀16连接。

在上述方案的基础上，

所述振动执行部件包括液压油缸5，软质液压油管I 9和软质液压油管II 10的另一端与液压油缸5连接；钢丝绳I 2的一端与液压油缸5的一端连接，钢丝绳I 2的另一端用于树枝或树干固定连接；钢丝绳I 2分两段，两段中间设有缓冲弹簧3；

钢丝绳II 7的一端与液压油缸5另一端的液压杆21连接，钢丝绳II 7的另一端用于树枝或树干固定连接。

在上述方案的基础上，

软质液压油管II 10与液压油缸5连接处设有卸油阀，且软质液压油管II 10粗于软质液压油管I 9，可使液压杆21迅速伸出。

本发明的另一个目的在于提供一种对振采摘方法。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种对振采摘方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，根据两条枝干之间的距离，调整液压油缸5的行程，启动液压站，控制换向阀16使液压杆21为伸出状态；

步骤2，将钢丝绳I 2和钢丝绳II 7的自由端固定连接在两条枝干上，并张紧钢丝绳I 2和钢丝绳II 7；

步骤3，控制换向阀16换向，液压杆21缩回，拉动两条枝干靠近，然后换向阀16换向，液压杆21迅速伸出，两条枝干复位，完成一次振动；

步骤4，重复步骤3进行振动作业，完成采摘。

在上述方案的基础上，

步骤2所述的将钢丝绳I 2和钢丝绳II 7的自由端固定连接在两条枝干上，具体为：将钢丝绳I 2和钢丝绳II 7的自由端分别固定在两棵树的树干与第一分枝结合处的树干位置，以便对树冠部分进行局部振动。

在上述方案的基础上，

步骤2所述的将钢丝绳I 2和钢丝绳II 7的自由端固定连接在两条枝干上，具体为：将钢丝绳I 2和钢丝绳II 7的自由端分别固定在一棵树的两条分枝上，以便对两条树枝进行局部振动。

在上述方案的基础上，

步骤2所述的将钢丝绳I 2和钢丝绳II 7的自由端固定连接在两条枝干上，具体为：将钢丝绳I 2和钢丝绳II 7的自由端分别固定在两条分别属于两棵树的分枝上，以便对两条分别属于两棵树的树枝进行局部振动。

通过控制换向阀16的换向时间可控制振动频率，通过调整液压油缸5的行程或者钢丝绳的长度可控制振动的振幅，通过调整钢丝绳自由端的环绕位置可以调整不同高度的振动作用点。

本发明所述的一种林果双枝干自激振系统及对振采摘方法，其有益效果为：

通过小型电机作为动力源驱动液压泵，结构紧凑、材料轻便，在丘陵山地和林果行间携带方便，安全系数高，采摘效果明显；对果实和树枝损伤小，可实现振幅、频率和振动高度可调，使双树冠或树枝局部对振，可用于林果大规模采摘，采收效率高，能耗低，降低林果采收成本。

附图说明

本发明有如下附图：

图1本发明所述系统应用于异树双树干对振三维示意图；

图2本发明所述系统应用于同树双树枝对振三维示意图；

图3本发明所述系统应用于异树双树枝对振三维示意图；

图4本发明所述液压站结构图1；

图5本发明所述液压站结构图2；

图6本发明所述振动执行部件结构图。

图中：1、树干I，2、钢丝绳I，3、缓冲弹簧，4、树枝I，5、液压油缸，6、树枝II，7、钢丝绳II，8、树干II，9、软质液压油管I，10、软质液压油管II，11、树干III，12、树枝III，13、树枝Ⅳ，14、底座，15、电机，16、换向阀，17、液压油箱，18、油泵，19、液压油管III，20、钢丝卡扣，21、液压杆，22、液压油管Ⅳ，23、液压油管V。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种自激振系统主要有液压站、振动执行部件和底座组成(如图4、5)。液压站主要由软质液压油管I 9、软质液压油管II 10、电机15、换向阀16、液压油箱17、液压泵18、液压油管III 19、液压油管Ⅳ22、液压油管V 23等组成。换向阀16根据需要可设置成电磁换向阀或者人工换向阀。

振动执行部件主要由钢丝绳I 2、缓冲弹簧3、液压油缸5、钢丝绳II 7、钢丝卡扣20组成。振动执行部件液压油缸5与液压站通过软质液压油管I 9和软质液压油管II 10与液压站连接。钢丝绳I2一端环绕在树枝或者树干上并通过钢丝卡扣20锁紧，另一端与液压油缸5连接并通过钢丝卡扣20锁紧，钢丝绳I 2分为两段，中间连接有缓冲弹簧3。钢丝绳lI 7一端环绕在树枝或者树干上并通过钢丝卡扣20锁紧，另一端与液压油缸5连接并通过钢丝卡扣20锁紧。钢丝绳I 2和钢丝绳II 7长度可调，根据两树枝或者树干距离和液压油缸5的行程调节钢丝的长度，然后通过钢丝卡扣20锁紧。液压油缸5行程可调，可适应不同距离的树枝和树干距离。软质液压油管I 9、软质液压油管II 10留出富裕长度，可适用不同高度的振动作用点。软质液压油管II 10与液压油缸5连接处设有卸油阀，且软质液压油管II 10粗于软质液压油管I 9，可使液压杆21迅速伸出。

该自激振系统的振动执行部件两端都与树枝或者树干相连，无需在地面上找支点抵消振动的反作用力，作用力和反作用力都作用在树上，两端树枝或树木在一个平面内同频率对振，并且振幅、频率和振动高度可调，节省能耗，采摘效率高。

双枝干对振采摘方法可分为三种情况：异树双树干对振、同树双树枝对振和异树双树枝对振。

异树双树干对振(如图1)，作用点在树干较高位置的第一分枝结合处的树干位置，位置越高，树的弹性越好，振幅越大，采摘效果越好，对树冠部分进行局部振动，减轻振动对主干和根系的扰动。

同树双树枝对振(如图2)，对树枝局部振动，树枝弹性好，树枝振幅大，采摘效果好；振动方向相反，传递到树干和根系的两频率相同的波峰和波谷相遇，造成振动减弱，削弱了振动对主干和根系的扰动，因此这种振动方法可减少对林果树的损伤。

异树双树枝对振(如图3)，作用点在树枝，属于局部振动，树枝弹性好，树枝振幅大，采摘效果好，振源远离主干和根系，对主干和根系扰动较小。

下面以同树双树枝对振为例对工作过程进行说明：

作业时，根据两树枝距离，调整液压油缸的行程。启动液压站，控制换向阀使液压杆为伸出状态，将钢丝绳I环绕在树枝III上的合适位置，并用钢丝锁扣锁紧，然后将钢丝绳II环绕在树枝Ⅳ上，并张紧钢丝绳I和钢丝绳II，然后用钢丝锁扣锁紧钢丝绳II。控制换向阀换向，液压杆缩回，拉动树枝III和树枝Ⅳ靠近，然后换向阀换向，液压杆迅速伸出，树枝III和树枝Ⅳ在自身弹力的作用下迅速复位，完成一次振动。重复上述步骤进行连续对振作业。通过控制换向阀的换向时间可控制振动频率，通过调整液压油缸的行程或者钢丝的长度可控制振动的振幅，通过调整钢丝的环绕位置可以调整不同高度的振动作用点。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。