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      小型便攜電動快速花生采摘器

      2019-08-20 08:21:56邱天鐸
      中國科技教育 2019年3期
      關(guān)鍵詞:花生果槽輪圓片

      邱天鐸

      選題背景

      花生是海南農(nóng)民長年耕種的經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物,每年的五六月份是收獲花生的季節(jié)。一天,我隨奶奶一起到花生地里摘花生,我倆摘了1個多小時,也只摘了七八斤重。而這時我的手臂已感到酸麻,手指頭也紅腫有陣陣痛感了。我看到過有些人不用手摘花生,而是手抓花生植株,猛力往籮筐口邊橫架著的木棒上摔打,使花生果柄折斷,讓花生果掉在籮筐里。這種“摔打法”雖然要比“手摘法”采摘花生快些,但半天用力摔打下來,手臂也很累,而且部分花生果殼會被打裂,花生損壞率較高。

      用什么樣的工具采摘花生更好呢?一段時間里我一直思考這個問題。一次我偶然看見農(nóng)民收割水稻時用稻谷脫粒機(jī)脫谷粒,腳踩踏板使轉(zhuǎn)輪快速轉(zhuǎn)動,固定在轉(zhuǎn)輪上的倒U型鐵絲可將稻穗上的稻谷刮掉,這給了我極大的啟發(fā)。我決心設(shè)計(jì)一款類似這樣的機(jī)械幫助奶奶和農(nóng)民伯伯們。

      設(shè)計(jì)方案

      我設(shè)計(jì)的小型便攜電動快速花生采摘器由小電動機(jī)、槽輪、皮帶、帶轉(zhuǎn)刮器管輪、蓄電池和開關(guān)組成。接通電源后,電動機(jī)帶動大槽輪轉(zhuǎn)動,大槽輪帶動長管輪轉(zhuǎn)動,由管輪上的轉(zhuǎn)刮器把花生果采摘下來,可實(shí)現(xiàn)自動、快速采摘花生的功能。其設(shè)計(jì)草圖如圖1所示。

      作品制作與調(diào)試

      制作過程

      框架。用厚8mm的夾板鋸出2塊40cm×21cm、1塊38cm×21cm、1塊36cm×21cm、1塊35cm×25cm的板子。用這些板子釘成1個高40cm寬21cm的框架。再把兩側(cè)夾板上端的中間部分鋸掉,形成1個3cm×7cm的槽。在左側(cè)板底部中間鋸出1個6cm×5cm的缺口。

      管輪。把直徑6cm的塑料管鋸成長37cm的一段作為管輪,然后把跟塑料管內(nèi)徑相同的木頭塞在里面,目的是為了下一步往上釘鐵絲時更加牢固。在管輪兩端裝上帶有圓盤的軸承,把螺絲釘從圓盤的孔中擰進(jìn)木頭。在軸上套入小軸承。

      轉(zhuǎn)刮器。在管輪表面四等分直線上等距釘上6cm長的粗鐵絲,每根粗鐵絲之間相隔1cm。

      大槽輪。用厚度8mm的夾板鋸出1個直徑20cm的圓片;用厚度4mm的夾板鋸出2個直徑22cm的圓片;在4mm厚的2個薄圓片中間放入8mm厚的圓片,把3個圓片的圓心對齊,用小鐵釘將3個圓片釘緊做成槽輪。在槽輪的圓心鉆一個跟軸一樣大的孔,把槽輪套在管輪左側(cè)的軸上,使槽輪緊固在軸上。

      小槽輪。在小電動機(jī)的軸上固定1個直徑3cm的槽輪,把電動機(jī)放在左側(cè)夾扳那里的缺口處,小槽輪伸出外面。

      傳送皮帶。用扁絨帶圍繞2個槽輪1周后,從加長6cm的位置剪斷,在絨帶兩端涂上萬能膠,再將涂膠的兩端貼上壓緊,待干后將皮帶套在2個槽輪上作為傳送皮帶。

      落沙網(wǎng)。制作與框架內(nèi)徑相同的夾板框,在框上固定小目鐵絲網(wǎng)做落沙網(wǎng),落沙網(wǎng)安裝在框架中間的斜板下面,可以斜向上下移動,用時向外拉出來,不用時推回去。

      連接電路及其他。在底板電動機(jī)的另一側(cè)安裝直流蓄電池,最后用導(dǎo)線把電池、開關(guān)與電動機(jī)連接好。把網(wǎng)袋套在框架前面,防止花生落在外面。

      作品調(diào)試

      第1次測試。按下開關(guān)時電動機(jī)轉(zhuǎn)動,但大槽輪卻沒有動,皮帶從電動機(jī)的槽輪上脫落。分析原因是因?yàn)槠н^長而松弛。改進(jìn)方法:在靠近皮帶的一邊安裝1個小槽輪,向內(nèi)移動小槽輪使皮帶包緊大槽輪。經(jīng)過改進(jìn),管輪快速轉(zhuǎn)動起來。

      第2次測試。按動開關(guān)后電動機(jī)帶著管輪快速轉(zhuǎn)動,手拿花生植株向前伸使花生果下垂靠近管輪,管輪上的粗鐵絲立即扯斷花生果柄,花生果便掉入網(wǎng)袋里。摘了幾株后我抓起花生果查看,發(fā)現(xiàn)有些花生果殼破裂了。裂殼的花生不能長久保存?;ㄉ鷼槭裁磿眩课彝處熞黄鸩檎以?,發(fā)現(xiàn)管輪上的粗鐵絲邊緣鋒利,管輪快速轉(zhuǎn)動時鋒利的邊緣很容易割破花生殼。改進(jìn)方法:把每根刮花生的粗鐵絲頂端敲彎,使頂端圓溜光滑。

      第3次測試。經(jīng)過2次改進(jìn),測試進(jìn)行得很順利,10多分鐘時間摘的花生就有6斤左右,而且?guī)缀鯖]有裂殼的花生。

      實(shí)地測試

      帶著花生采摘器到花生地進(jìn)行實(shí)地使用測試,我一邊講解機(jī)器的使用方法,一邊操作給農(nóng)民伯伯看,并不斷指導(dǎo)他們使用。實(shí)地測試結(jié)果證明,花生采摘器能順利實(shí)現(xiàn)自動、快速采摘花生。為了更適合農(nóng)民使用,我一邊邀請農(nóng)民觀看操作,一邊讓他們親自操作,并讓他們提出改進(jìn)意見。

      經(jīng)迂多位農(nóng)民使用測試后,他們都說這是一款輕便、快速、效率高且便于攜帶的花生采摘工具。但也有位伯伯指出,收集箱用夾板制作,刮掉的花生碰到木制夾板上會彈到外面去;另外,蓄電池儲電量少,不夠半天勞作用電等。

      根據(jù)農(nóng)民伯伯提出的意見,我又對作品進(jìn)行了調(diào)整和改進(jìn),將花生采摘器前外側(cè)的夾板改為用小鐵絲網(wǎng)遮攔。蓄電池改用12V大容量電池,電量至少能支撐1天的勞作。電池雖然笨重了一些,但現(xiàn)在很多農(nóng)民都有三輪電動車,運(yùn)載到田間也較為方便。

      花生采摘器可直接放在地面上使用,也可掛在長板凳一端在家里庭院中使用。農(nóng)民伯伯都說,有這樣一款電動快速花生采摘器,自家種的幾畝花生就不愁采收了。

      創(chuàng)新點(diǎn)

      科學(xué)性:電動機(jī)帶動管輪快速轉(zhuǎn)動,管輪上的轉(zhuǎn)刮器刮掉花生。

      新穎性:小型設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)精巧,電動代替手工。

      實(shí)用性:方便攜帶,適合丘陵地帶田園使用;造價低,眾多農(nóng)民都可購買使用。

      小結(jié)

      花生采摘器結(jié)構(gòu)精巧,電驅(qū)動裝置代替手工操作;小型方便攜帶,適合丘陵地帶田園使用;設(shè)計(jì)獨(dú)特,使用輕松省力,工作效率高,是一款適合農(nóng)民使用的采摘花生工具,具有較高的推廣應(yīng)用價值。

      該項(xiàng)目獲得第33屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新成果競賽項(xiàng)目小學(xué)組技術(shù)類一等獎。

      專家評語

      應(yīng)用移植性思維,將稻谷脫粒機(jī)原理應(yīng)用于本項(xiàng)目,有效解決了身邊的實(shí)際問題,設(shè)計(jì)思路簡捷清楚,模型制作完整,并成功試用。建議從產(chǎn)品商品角度改進(jìn)花生采摘器的尺寸、外觀、材質(zhì),增加充電口與充電裝置,增加安全防護(hù)裝置。

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