一种甘蔗截断刀的设计

奚秀芳 韦红美 陈洁丽 奚秀凤

摘要：为方便食用甘蔗，设计了一种定位于家庭生活使用的甘蔗截断刀。主要从甘蔗截断刀剪切装置、弧形刀片分离装置、甘蔗截断刀的操作过程及原理进行设计，实现对长段甘蔗的截断成块和小块甘蔗的削皮功能。甘蔗截断刀结构简单，小型、轻便、灵活、操作简单、卫生、造价低，与传统的嘴巴咬断食用方法和手工劳作相比既卫生又省时省力。

关键词：甘蔗;截断刀;截断;削皮;食用

中图分类号：S225.5+3文献标识号：A文章编号：1003-4374（2022）01-0053-03

A Design of Truncation Knife for Sugarcane

Xi Xiu-fang1，Wei Hong-mei2，Chen Jie-li1 ，Xi Xiu-feng3

1. Guangxi Agricultural Vocational and Technical University，Nanning，Guangxi 530007，China; 2.Baise Vocational College，Baise，Guangxi 533000，China; 3. Nanning Liangqing District Naping Primary School，Nanning，Guangxi 530000，China ）

Abstract：In order to facilitate the consumption of sugarcane，a kind of sugarcane truncation knife was designed for family life. The design is including the cutting device by sugarcane truncation knife，separation device by arc blade，operation process and principle of sugarcane truncation knife，to achieve the function of long section of sugarcane truncation into blocks and peeling small pieces of sugarcane.  The structure of sugarcane truncation knife is simple，small，light，flexible，simple operation，health，low cost，compared with the traditional edible method of mouth biting and manual labor，it is both hygiene and time saving.

Key words： sugarcane，truncation knife，truncation，peeling，edible

甘蔗是多年生高大實心草本，其根状茎粗壮发达，属温带和热带农作物，是人们日常生活中常见的植物，也是日常生活中很受欢迎的食物。甘蔗食用方法多是用嘴巴咬掉皮再用嘴巴咬断甘蔗进行食用，而甘蔗的外层较为坚硬，食用非常困难，难以实现对甘蔗的直接咬皮食用，现有常用的甘蔗食用方法是人工手动削皮截断后食用，这种方式存在较大弊端，不仅工作效率低而且劳动强度大，费时费力的同时还造成不必要的浪费。鉴于甘蔗食用加工存在的不足，研究设计了一种甘蔗截断刀，实现对长段甘蔗的截断与小块甘蔗的削皮功能。

甘蔗截断刀主要定位于广大的家庭生活使用，该截断刀结构简单，小型、轻便、灵活、操作简单、卫生、造价低，是一款经济实用的产品，与传统的嘴巴咬断食用方法和手工劳作相比既卫生又省时省力。

1 甘蔗截断刀总体设计

甘蔗截断刀借鉴现有剪刀的剪切原理，结合物理、数学知识进行设计，主要包括剪切装置和把甘蔗分块的弧形前刀装置。装置整体结构示意图如图1所示。

1.1 剪切装置

剪切装置由上述图1的固定套（4）、手柄（5）、复位弹簧（6）、左刀体（10）和右刀体（3）组成。固定套（4）把左刀体（10）、右刀体（3）以及左刀体（10）和右刀体（3）的反向延长段上的手柄（5）通过铰接轴（7）铰接固定在一起 ，两手柄（5）之间连接有复位弹簧（6）通过挂耳钩挂在手柄（5）处。

固定套及刀体的结构和连接示意图如图2所示。固定套（4）包括上板体（8）、 下板体（9）、垫片（12）。上板体（8）、下板体（9）通过位于边角处的立柱连接，所述铰接轴（7）穿过上板体 （8）、下板体（9）的中心位置并通过与紧固螺母（11）通过螺纹连接，上、下板体的作用是使剪刀体和螺母分离，不让螺母的紧固力伤到剪刀体，而垫片的作用是使剪刀体和上、下板体分离，让剪刀体与上、下板体的紧固连接更紧密，并使剪刀体的张开和合拢的活动更灵活、畅通。

固定套和刀体连接方法如下：下板体（9）分别与左刀体（10）、右刀体（3）的连接位置处安装有垫片（12），铰接轴（7）穿过垫片（12）。固定套（4）通过铰接轴（7）铰接有左刀体（10）、右刀体（3）;左刀体（10）、右刀体（3）远离手柄（5）的活动端位于弧形前刀（1）的空腔内，通过连杆（2）与固定套（4）固定。

剪刀的操作方法：当需要剪切截断甘蔗时，合上剪刀手柄（5），左刀体（10）和右刀体（3）合拢进行剪切截断甘蔗，当甘蔗块移至指定位置后，收回手上的力，剪刀体在复位弹簧（6）的作用下自动复位，复位弹簧能减少人手复位剪刀的力，使操作更省力;当不需要剪刀截断甘蔗时，用扣把剪刀体扣好，以免误伤人。

1.2 弧形刀片分离装置

弧形刀片由上述图1的弧形前刀（1）和连杆（2）组成，连杆有一端固定在固定套（4）上，另一端固定着弧形刀片。其弧形原理为根据圆弧公式L=（n×π×r）/180，其中L是圆心角弧长，n是圆心角度数（角度制），r是半径（即剪刀体的长度）。据在1997年前人研究出的数据，甘蔗的根茎直径平均为2.39 cm，标准差 0.27 cm[1]，而现在从百科百度网站上查询得出数据，甘蔗的直径在2～4（5） cm，根据剪刀机械原理，被剪物体越靠近支点（即固定套）越容易被剪断，由此得出剪刀刀体剪切的最大直径为5 cm，本截断刀刀体长度取甘蔗最大直径5 cm，而弦长也取5 cm，因此得出n为60°，所以弧长为：L=（n×π×r）/180=（60×3.14×5）/180=5.23 cm。55AD024A-2784-4841-AD69-7FBA1F28BDCD

弧形刀片的操作方法：把甘蔗削皮后，弧形刀片插入甘蔗适当位置，截断小块点的甘蔗时，就把剪刀这边的弧形插入甘蔗小块位置，剪大块点的甘蔗，就把弧形刀片插入甘蔗大块甚至最大直径的位置。

1.3 甘蔗截断刀的操作过程及原理

甘蔗截断刀的操作方法有两种，一为剪切截断削好皮的甘蔗，二为剪切截断未削皮的甘蔗。第一种情况的操作方法：对削了皮的甘蔗进行剪切截断时，大姆指和食指分别置于剪刀手柄（5）两端，把安全扣从剪刀体上取下，剪刀体在复位弹簧（6）的作用下自动张开，把弧形刀片（1）插入某节竖向甘蔗适当位置，将长段甘蔗需要截断的部分放入到弧形前刀（1）、左刀体（10）、右刀体（3）构成的空间内，两手指合拢手柄（5），带动左刀体（10）、右刀体（3）沿着弧形前刀（1）运动，从而在刀体刃口的合拢下实现长段甘蔗的剪切截断成块，使甘蔗块脱离长段甘蔗，在适当位置在重力的作用下掉落，完成甘蔗截断成块功能。当剪切截断另外一块甘蔗时，重复上述操作即可。第二种情况的操作方法：当对未削皮的甘蔗进行剪切截断时，完成上述第一种操作剪切截断出小块甘蔗后，将小块甘蔗竖直放置在靠近弧形前刀（1）的一侧，通过合拢手柄（5）实现左刀体（10）、右刀体（3）的移动，从而在移动过程中通过刀体刃口实现对甘蔗外皮的切削，小块甘蔗一侧的外皮在上述操作中切削完成后，松开手柄（5），在复位弹簧（6）的作用下打开左刀体（10）、右刀体 （3），左刀体（10）、右刀体（3）分开后，旋转小段甘蔗并重复上述第二种操作方法的步骤，完成实现小块甘蔗的削皮。当不使用截断刀时，用安全扣扣好剪刀，以免誤伤人。

2 小结

我国是世界上名列前茅的甘蔗种植生产大国，甘蔗产量已经连续多年突破1亿吨。甘蔗作为制糖的原材料，能够起到带动农业经济发展的作用[2]。设计借鉴现有剪刀的原理，进行了集成吸收再创新，能够实现甘蔗的截断成块与外皮的削除，不仅操作简单，而且去皮效果高效，兼具了实用性与经济、环保、省时省力的功能。同时，该产品也可用于其他果蔬的截断，是一款经济实用的产品，具有一定的推广价值。

参考文献：

[1]杨会清，幸新妹，陈坚.甘蔗品种叶宽的研究[J].江西农业科技，1997（6）：20-22.

[2]龙鲜玲.甘蔗种植作业机械化的应用实践探索[J].南方农业，2020，14（32）：182-183.55AD024A-2784-4841-AD69-7FBA1F28BDCD