تحلیل المان محدود ارتعاشات درخت گوجه سبز هنگام برداشت محصول

مکانیزم جداسازی میوه درختان با استفاده از ارتعاشات به دلیل کارآیی و هزینه کمتر نسبت به برداشت میوه به کمک نیروی انسانی در دهه اخیر گسترش یافته است. ارتعاشات از طریق تنه و شاخه درخت به میوه منتقل شده و باعث جداشدن آن می شود. در این راستا استفاده از دستگاه های لرزاننده شاخه و تنه درختان میوه در برداشت مکانیکی میوه ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این وسایل می توانند به تراکتور متصل شده و مورد استفاده قرار گیرند. یکی از مسائل مهم در طراحی لرزاننده های مناسب ارتعاشی، شناخت خواص و رفتار ارتعاشی قسمتهای مختلف درخت مانند شاخه، تنه و میوه می باشد. از آنجا که آزمایش های واقعی در مزرعه زمانبر و هزینه بر میباشد به همین دلیل با استفاده از تحلیل المان محدود، این خواص و رفتارها برای درخت گوجه سبز بدست آمدهاست. در تحقیق پیش رو رفتار ارتعاشی درخت گوجه سبز با استفاده از نرم افزار انسیس بررسی شدهاست. برای این منظور ابتدا مدل مناسبی از درخت در نرمافزار ایجاد شدهاست. سپس تحت تاثیر نیروی ارتعاشی وارد شده از طرف لرزاننده تنه درخت، تحلیل ارتعاشی هارمونیک مدل انجام گردیده است. پس از مدلسازی درخت در نرم افزار تمامی درجات آزادی گره محل اتصال تنه درخت با زمین برابر صفر در نظر گرفته شده است. همچنین برای اعمال اثر نیروی ناشی از وزن قسمتهای مختلف درخت و لرزاننده در تحلیل ارتعاشی، در ابتدا یک تحلیل استاتیکی تحت تاثیر نیروی گرانشی با فعال بودن گزینه پیشتنش انجام شده است. نیروی هارمونیک لرزاننده در این تحلیل در ارتفاع 60 سانتیمتری از سطح زمین و در جهت عمود بر تنه درخت اعمال شدهاست. پس از تحلیل مدل توسط نرم افزار انسیس بسامد ارتعاشی تنه درخت برای بیشترین جابجایی گره ای که لرزاننده به آن متصل شده بدستآمد. در ادامه بسامد ارتعاشی که سبب ایجاد تنش ماکزیمم میانگین در دم میوه ها میشد نیز محاسبه و بسامد بهینه ی ارتعاشی بدست آمد. در نهایت احتمال جداشدن میوه های درخت گوجه سبز بدون دم میوه در بسامدهای کاری لرزاننده های متداول با استفاده از تحلیل المان محدود ارتعاشات درخت بدست آمد. نتایج نشاندهنده این موضوع است که برای افزایش یا کاهش تنش ایجاد شده در دم میوه، بهترین روش افزایش یا کاهش نیروی اعمالی از طرف لرزاننده بدون اعمال تغییر در بسامد خواهد بود. همچنین نتایج نشان میدهد هر چه مقدار نیروی کشش بین میوه و شاخه بیشتر باشد مدت زمان بیشتری برای جدا شدن آن از درخت لازم است.

کلیدواژه ها:

بسامد ارتعاشی بهینه ، تحلیل المان محدود ، گوجه سبز ، لرزاننده ، نرم افزار انسیس