邱天鐸

選題背景

花生是海南農(nóng)民長年耕種的經(jīng)濟農(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)。我決心設計一款類似這樣的機械幫助奶奶和農(nóng)民伯伯們。

設計方案

我設計的小型便攜電動快速花生采摘器由小電動機、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，可實現(xiàn)自動、快速采摘花生的功能。其設計草圖如圖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。在小電動機的軸上固定1個直徑3cm的槽輪，把電動機放在左側(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。在底板電動機的另一側(cè)安裝直流蓄電池，最后用導線把電池、開關(guān)與電動機連接好。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)時電動機轉(zhuǎn)動，但大槽輪卻沒有動，皮帶從電動機的槽輪上脫落。分析原因是因為皮帶過長而松弛。改進方法：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，管輪快速轉(zhuǎn)動起來。

第2次測試。按動開關(guān)后電動機帶著管輪快速轉(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。花生殼為什么會裂？我同教師一起查找原因，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，測試進行得很順利，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。

實地測試

帶著花生采摘器到花生地進行實地使用測試，我一邊講解機器的使用方法，一邊操作給農(nóng)民伯伯看，并不斷指導他們使用。實地測試結(jié)果證明，花生采摘器能順利實現(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，我又對作品進行了調(diào)整和改進，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

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

新穎性：小型設計，結(jié)構(gòu)精巧，電動代替手工。

實用性：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;設計獨特，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，具有較高的推廣應用價值。

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

專家評語

應用移植性思維，將稻谷脫粒機原理應用于本項目，有效解決了身邊的實際問題，設計思路簡捷清楚，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，增加安全防護裝置。