小型便携电动快速花生采摘器

邱天铎

选题背景

花生是海南农民长年耕种的经济农作物，每年的五六月份是收获花生的季节。一天，我随奶奶一起到花生地里摘花生，我俩摘了1个多小时，也只摘了七八斤重。而这时我的手臂已感到酸麻，手指头也红肿有阵阵痛感了。我看到过有些人不用手摘花生，而是手抓花生植株，猛力往箩筐口边横架着的木棒上摔打，使花生果柄折斷，让花生果掉在箩筐里。这种“摔打法”虽然要比“手摘法”采摘花生快些，但半天用力摔打下来，手臂也很累，而且部分花生果壳会被打裂，花生损坏率较高。

用什么样的工具采摘花生更好呢？一段时间里我一直思考这个问题。一次我偶然看见农民收割水稻时用稻谷脱粒机脱谷粒，脚踩踏板使转轮快速转动，固定在转轮上的倒U型铁丝可将稻穗上的稻谷刮掉，这给了我极大的启发。我决心设计一款类似这样的机械帮助奶奶和农民伯伯们。

设计方案

我设计的小型便携电动快速花生采摘器由小电动机、槽轮、皮带、带转刮器管轮、蓄电池和开关组成。接通电源后，电动机带动大槽轮转动，大槽轮带动长管轮转动，由管轮上的转刮器把花生果采摘下来，可实现自动、快速采摘花生的功能。其设计草图如图1所示。

作品制作与调试

制作过程

框架。用厚8mm的夹板锯出2块40cm×21cm、1块38cm×21cm、1块36cm×21cm、1块35cm×25cm的板子。用这些板子钉成1个高40cm宽21cm的框架。再把两侧夹板上端的中间部分锯掉，形成1个3cm×7cm的槽。在左侧板底部中间锯出1个6cm×5cm的缺口。

管轮。把直径6cm的塑料管锯成长37cm的一段作为管轮，然后把跟塑料管内径相同的木头塞在里面，目的是为了下一步往上钉铁丝时更加牢固。在管轮两端装上带有圆盘的轴承，把螺丝钉从圆盘的孔中拧进木头。在轴上套入小轴承。

转刮器。在管轮表面四等分直线上等距钉上6cm长的粗铁丝，每根粗铁丝之间相隔1cm。

大槽轮。用厚度8mm的夹板锯出1个直径20cm的圆片;用厚度4mm的夹板锯出2个直径22cm的圆片;在4mm厚的2个薄圆片中间放入8mm厚的圆片，把3个圆片的圆心对齐，用小铁钉将3个圆片钉紧做成槽轮。在槽轮的圆心钻一个跟轴一样大的孔，把槽轮套在管轮左侧的轴上，使槽轮紧固在轴上。

小槽轮。在小电动机的轴上固定1个直径3cm的槽轮，把电动机放在左侧夹扳那里的缺口处，小槽轮伸出外面。

传送皮带。用扁绒带围绕2个槽轮1周后，从加长6cm的位置剪断，在绒带两端涂上万能胶，再将涂胶的两端贴上压紧，待干后将皮带套在2个槽轮上作为传送皮带。

落沙网。制作与框架内径相同的夹板框，在框上固定小目铁丝网做落沙网，落沙网安装在框架中间的斜板下面，可以斜向上下移动，用时向外拉出来，不用时推回去。

连接电路及其他。在底板电动机的另一侧安装直流蓄电池，最后用导线把电池、开关与电动机连接好。把网袋套在框架前面，防止花生落在外面。

作品调试

第1次测试。按下开关时电动机转动，但大槽轮却没有动，皮带从电动机的槽轮上脱落。分析原因是因为皮带过长而松弛。改进方法：在靠近皮带的一边安装1个小槽轮，向内移动小槽轮使皮带包紧大槽轮。经过改进，管轮快速转动起来。

第2次测试。按动开关后电动机带着管轮快速转动，手拿花生植株向前伸使花生果下垂靠近管轮，管轮上的粗铁丝立即扯断花生果柄，花生果便掉入网袋里。摘了几株后我抓起花生果查看，发现有些花生果壳破裂了。裂壳的花生不能长久保存。花生壳为什么会裂？我同教师一起查找原因，发现管轮上的粗铁丝边缘锋利，管轮快速转动时锋利的边缘很容易割破花生壳。改进方法：把每根刮花生的粗铁丝顶端敲弯，使顶端圆溜光滑。

第3次测试。经过2次改进，测试进行得很顺利，10多分钟时间摘的花生就有6斤左右，而且几乎没有裂壳的花生。

实地测试

带着花生采摘器到花生地进行实地使用测试，我一边讲解机器的使用方法，一边操作给农民伯伯看，并不断指导他们使用。实地测试结果证明，花生采摘器能顺利实现自动、快速采摘花生。为了更适合农民使用，我一边邀请农民观看操作，一边让他们亲自操作，并让他们提出改进意见。

经迂多位农民使用测试后，他们都说这是一款轻便、快速、效率高且便于携带的花生采摘工具。但也有位伯伯指出，收集箱用夹板制作，刮掉的花生碰到木制夹板上会弹到外面去;另外，蓄电池储电量少，不够半天劳作用电等。

根据农民伯伯提出的意见，我又对作品进行了调整和改进，将花生采摘器前外侧的夹板改为用小铁丝网遮拦。蓄电池改用12V大容量电池，电量至少能支撑1天的劳作。电池虽然笨重了一些，但现在很多农民都有三轮电动车，运载到田间也较为方便。

花生采摘器可直接放在地面上使用，也可挂在长板凳一端在家里庭院中使用。农民伯伯都说，有这样一款电动快速花生采摘器，自家种的几亩花生就不愁采收了。

创新点

科学性：电动机带动管轮快速转动，管轮上的转刮器刮掉花生。

新颖性：小型设计，结构精巧，电动代替手工。

实用性：方便携带，适合丘陵地带田园使用;造价低，众多农民都可购买使用。

小结

花生采摘器结构精巧，电驱动装置代替手工操作;小型方便携带，适合丘陵地带田园使用;设计独特，使用轻松省力，工作效率高，是一款适合农民使用的采摘花生工具，具有较高的推广应用价值。

该项目获得第33届全国青少年科技创新大赛创新成果竞赛项目小学组技术类一等奖。

专家评语

应用移植性思维，将稻谷脱粒机原理应用于本项目，有效解决了身边的实际问题，设计思路简捷清楚，模型制作完整，并成功试用。建议从产品商品角度改进花生采摘器的尺寸、外观、材质，增加充电口与充电装置，增加安全防护装置。