The Effects of Shaking Frequency and Amplitude on Detachment of Lime Fruit

Document Type: Full Article

Authors

Department of Agricultural Machinery, College of Agriculture, Shiraz University, Shiraz, I. R. Iran

Abstract

The aim of this study was to determine the most suitable shaking frequency and amplitude for shake harvesting lime fruit (C. aurantifolia). A tractor mounted limb shaker with adjustable shaking frequency and amplitude, powered by the tractor power-take-off shaft was designed and developed for this study. The rotating input power was transmitted to the shaker flywheel through a multiple sheave v-belt drive system where it was converted to reciprocating motion by a slider crank mechanism. The resulting vibrating motion could be transmitted to the tree limb through a telescoping boom and a special clamping device. A 3x3 factorial experiment arranged in a completely randomized design with three replications was conducted to investigate the effects of shaking frequency and amplitude on fruit detachment. Three levels of oscillating frequency (5, 7.5 and 10 Hz) and three levels of shaking amplitude (40, 80 and 120 mm) were investigated. Analysis of variance and mean comparison showed that the effect of shaking frequency on fruit detachment was significant. However, those of shaking amplitude and its interactions with frequency were not significant. The percentage of detached fruits significantly increased by increasing the shaking frequency, but the shaking frequency or amplitude had no significant effect on fruit damage. Complete fruit detachment (100%), was obtained by applying shaking amplitude of 120 mm at a frequency of 10 Hz, but considerable leaf removal at this combination of shaking frequency and amplitude was a limiting factor. Therefore, shaking the limbs at 80 mm amplitude and 10 Hz frequency with about 98.5% fruit detachment and negligible leaf shattering was found to be the most suitable combination. In order to determine the bonding strength of lime fruits, a series of tests were conducted in which, the average pulling force required for detaching ripe and unripe fruits as well as fruit mass and geometric mean diameter were measured. The average static force required for removing ripe fruits was found to be about 14.2% of that required for removing unripe fruits. The average ratio of tensile force required for removing a fruit to its weight (Fs/W) was measured as 6.9 and 61.8 for ripe and unripe fruits, respectively. The two indices suggest utilizing a limb shaker as a valuable approach for selective harvesting of ripe fruits. This is especially true for fruit varieties with non-uniform ripening characteristics.

Keywords

Main Subjects


Article Title [Persian]

تاثیر بسامد ودامنه ارتعاش برجداسازی میوه لیمو ترش

Authors [Persian]

  • محمد لغوی
  • شهرام محسنی
بخش مکانیک ماشین های کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، جمهوری اسلامی ایران
Abstract [Persian]

هدف از اجرای این تحقیق تعیین مناسبترین بسامد و دامنه ارتعاش برای برداشت ارتعاشی میوه لیمو ترش  ( C. aurantifolina) بود.  یک دستگاه شاخه تکان سوار بر تراکتور با بسامد و دامنه نوسان قابل تغییر و تنظیم که توان مورد نیازش از طریق محور توان دهی تراکتور تامین می گردید،  برای اجرای این تحقیق طراحی و ساخته شد. توان دورانی ورودی دستگاه از طریق یک سیستم رانش تسمه ای به فلایویل شاخه تکان منتقل و درآنجا با استفاده از مکانیزم لنگ و لغزنده به حرکت رفت و برگشتی تبدیل می شد. حرکت ارتعاشی حاصل از طریق یک تیرک تلسکوپی و یک گیره مخصوص به شاخه درخت منتقل می گردید. یک آزمایش فاکتوریل درقالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار برای بررسی تاثیر سطوح مختلف بسامد و دامنه ارتعاش بر جداسازی میوه به اجرا گذاشته شد. سه سطح بسامد (۵ ،۵/۷ و۱۰ هرتز) و سه سطح دامنه ارتعاش ( ۴۰ ، ۸۰ و ۱۲۰ میلی متر ) مورد مطالعه قرارگرفت. تجربه واریانس و مقایسه میانگین ها نشان داد که تاثیر بسامد ارتعاش بر جداسازی میوه معنی دار است ، درحالی که تاثیر دامنه ارتعاش و اثر متقابل آن بر بسامد معنی دار نبود.  با افزایش بسامد ارتعاش ، درصد میوه های جداشده بطور معنی داری افزایش یافت، ولی بسامد و دامنه ارتعاش تاثیر معنی داری بر میزان آسیب دیدگی میوه نداشت . جداسازی کامل میوه ( ۱۰۰%)  با اعمال ارتعاشی با دامنه ۱۲۰ میلی متر و بسامد ۱۰ هرتز حاصل گردید، ولی با این ترکیب دامنه و بسامد ، ریزش قابل توجه برگ عامل محدودکننده بود . از این رو تکانیدن شاخه با دامنه ۸۰ میلی متر وبسامد ۱۰ هرتز با جدا سازی ۵/۹۸% میوه و ریزش ناچیز برگ، مناسب ترین ترکیب شناخته شد. برای تعیین استحکام اتصال میوه به شاخه، مجموعه آزمون هایی انجام گردید که طی آن میانگین نیروی کششی لازم برای جداسازی  میوه های رسیده و نارس و همچنین جرم و میانگین قطر هندسی میوه اندازه گیری شد. میانگین نیروی لازم برای جداسازی میوه های رسیده درحدود۲/۱۴ درصد نیروی لازم برای جداسازی میوه های نارس بود. میانگین نسبت نیروی کششی لازم برای جداسازی میوه به جرم آن (F/W) برای میوه های رسیده و نارس به ترتیب برابر با  ۹/۶ و ۸/۶۱ اندازه گیری شد. این دو کمیت اخیر را می توان به عنوان شاخصی از امکان بالقوه بکارگیری شاخه تکان برای برداشت انتخابی   میوه های رسیده درمورد ارقامی از میوه های با خصوصیت رسیدگی غیر یکنواخت قلمداد نمود. 

Keywords [Persian]

  • برداشت میوه
  • برداشت ماشینی
  • درخت تکان
  • برداشت مرکبات و شاخه تکان