脆熟期红枣在采收、清选和运输等作业时,在其表面和内部会产生一定程度的损伤,受到机械损伤的红枣,其贮藏时间缩短易腐烂变质,给枣农造成具大的经济损失,严重阻碍其产业的持续发展。不同品种红枣其物理特性和机械损伤呈现出不同的特性,现有与红枣采收、清选及运输相关的机械适应性差,因此本文针对新疆脆熟期不同品种红枣其物理特性及机械损伤进行试验研究,为红枣机械化装备研发、结构优化提供一定的理论依据。主要研究内容如下:(1)红枣种植模式及生长情况调研。对新疆阿拉尔市8团、10团和12团枣园内不同类型枣树的种植模式及生长情况进行实地调研,采用随机抽样法对红枣种植模式(行间距、株间距)和枣树生长特性(结枣高度、主杆高度、主杆直径和枣树树高)进行尺寸测量,统计分析3种类型枣树的种植模式及生长情况等相关的几何参数,后期可为红枣机械损伤特性研究提供相关参数依据。(2)红枣物理特性试验测定与分析。以脆熟期灰枣、骏枣和冬枣为研究对象,试验测得其含水率、三轴尺寸、密度、孔隙率和摩擦特性等物理特性参数。结果分析:灰枣含水率为66.13%、骏枣为63.71%、冬枣为71.55%;质量和三轴尺寸均服从正态分布,冬枣质量大于灰枣和骏枣;冬枣球度接近球体,灰枣和骏枣呈椭球体;冬枣表面积大于骏枣与灰枣;冬枣平均密度大于灰枣和骏枣,个体间存在差异;骏枣整体孔隙率填充质量小于灰枣与冬枣,骏枣数值为0.872%;整体休止角都随几何平均径增大而减小,依此为灰枣、骏枣和冬枣,灰枣数值为19.78°;整体滑动摩擦系数与钢板、有机塑料板和土壤板接触时数值大小依次为灰枣、骏枣和冬枣,灰枣数值为0.26,0.24,0.44。(3)红枣悬浮速度特性试验测定及分析。研制气吹式悬浮速度试验测定装置,该装置由风力调节装置、气流输送管路和测定装置3部分组成。采用等面积同心圆环原理,当变频器调节频率在20Hz和50 Hz时,验证锥形观察管内各横截面气流速度的可靠性,其变异系数在2.693~3.936%、2.923~3.861%,流场均匀性在0.019~0.352%、0.211~0.449%,均满足气流输送管路流场稳定性和装置性能要求。试验得出悬浮速度值与变频器频率间回归方程,分析脆熟期冬枣粒径和含水率二者与悬浮速度之间关系,得出粒径对悬浮速度影响较为明显;气流速度在32.00 m/s时为红枣悬浮最佳气流速度参数;红枣含水率与粒径确定时,优化理论悬浮速度形状修正系数S为0.565~0.679。(4)红枣静载压缩特性及挤压损伤试验研究。以脆熟期红枣为试验对象,通过单因素试验和正交试验分析试验因素(红枣品种、加载速度、受压方向)对红枣静压损伤试验指标(表面硬度、弹性模量、果实软化率和表面损伤体积)之间的影响程度及变化关系。试验结果表明:脆熟期红枣品种、加载速度、受压方向与表面硬度、弹性模量、果实软化率和表面损伤体积之间呈显著关系,其中表面硬度均值为4.11 MPa;弹性模量均值为0.81 MPa;果实软化率均值为14.32%;表面损伤体积在均值为11.57×10~-66 m~3。得出相关的多元线性回归方程建立相关指标的数学模型,建立数学模型能对试验指标进行预测和评价。(5)红枣跌落冲击特性及碰撞损伤试验研究。以脆熟期红枣为试验对象,进行不同因素下跌落碰撞试验,探究试验因素(跌落高度、碰撞材料和红枣品种)对跌落特性(加速度峰值、表面硬度)和损伤评价(质量损伤率、表面损伤体积)相关关系。试验结果表明:下落高度对跌落特性和损伤评价的影响程度最大,碰撞材料对其影响程度次之。加速度值、质量损失率和表面损伤体积对红枣损伤影响显著程度为:下落高度>碰撞材料>品种类别。加速度值和质量损伤率相关系数为0.908;表面硬度和质量损伤率相关系数为-0.875;加速度值和损伤体积相关系数为0.729;表面硬度和损伤体积相关系数为-0.707;质量损伤率和损伤体积相关系数为0.702。