簡(jiǎn)易棉桃剝桃機(jī)

指導(dǎo)教師顧聰肖雪維

@發(fā)明目的

新疆是棉花的主產(chǎn)區(qū)，秋后農(nóng)民會(huì)將收回的大量棉桃放在家中待剝，如果不及時(shí)剝出棉花，棉桃放久后會(huì)發(fā)黃變質(zhì)影響銷(xiāo)售。

我發(fā)明的“簡(jiǎn)易剝桃機(jī)”可以幫助農(nóng)民快速地脫去棉殼，免去了手工剝棉殼這個(gè)環(huán)節(jié)，這樣就緩解了新疆地區(qū)缺乏勞動(dòng)力的問(wèn)題，也大大減輕了農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，同時(shí)，“簡(jiǎn)易剝桃機(jī)”在脫殼的過(guò)程中可以將花瓣打松散，這樣既提高了剝桃速度，又有利于提高棉花銷(xiāo)售級(jí)別。

“簡(jiǎn)易剝桃機(jī)”的發(fā)明可以使家中收回的棉桃快速去殼，然后上市銷(xiāo)售，提高棉農(nóng)的收益。

@創(chuàng)意設(shè)想

我到同學(xué)家去玩時(shí)，看見(jiàn)有很多農(nóng)工在家里手工剝棉桃，于是幫同學(xué)剝了一下午，手都剝出血泡了，才剝了五六千克，我就想能否發(fā)明一個(gè)小型機(jī)器來(lái)幫我們剝棉桃呢？第二天就把自己的想法告訴了老師和愛(ài)琢磨的爺爺，在他們的支持下我就開(kāi)始了發(fā)明“簡(jiǎn)易剝桃機(jī)”的旅程。

在老師的幫助下，我在互聯(lián)網(wǎng)上查找了相關(guān)信息，發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上的棉桿粉碎機(jī)、豆?jié){機(jī)、宰雞場(chǎng)用的脫毛機(jī)有類(lèi)似的工作原理。我想象中的“剝桃機(jī)”工作方式應(yīng)該與它們類(lèi)似。我的設(shè)想是在一個(gè)有限的空間里，做一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的桿，將棉桃打裂，同時(shí)將花瓣打松散。

受脫毛機(jī)和豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)啟發(fā)，我想到了用鐵質(zhì)水桶或者是鐵質(zhì)圓筒來(lái)當(dāng)剝桃機(jī)的外殼。

可以當(dāng)作外殼的材料有：家用鐵爐子、鐵皮水桶、自制鐵制材料圓筒。經(jīng)過(guò)材質(zhì)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，鐵皮水桶材質(zhì)太軟不符合要求。咨詢了有鉗工經(jīng)驗(yàn)的爺爺后，發(fā)現(xiàn)可以制作鐵質(zhì)材料圓筒。如果使用家用鐵爐子要經(jīng)過(guò)改造。

老師建議，使用家用鐵皮爐子或鐵桶進(jìn)行改造。這樣材料很好找，也符合我們的設(shè)計(jì)條件。

機(jī)型參數(shù)設(shè)計(jì)：

（1）機(jī)型高55cm，寬40cm，圓筒狀；

（2）轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度48cm

（3）開(kāi)口的大小5cm×10cm：

（4）電機(jī)功率250w，轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)／分。

設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖1，電路圖見(jiàn)圖2。

制作過(guò)程

在圓桶底部安裝一個(gè)從廢舊洗衣機(jī)上拆下的電動(dòng)機(jī)，為了固定和安裝，我們?cè)阼F桶底部打眼用螺絲固定。在桶下部安裝4個(gè)小腿，來(lái)為電動(dòng)機(jī)的安裝提供空間。

通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上的棉桿粉碎機(jī)、豆?jié){機(jī)、宰雞場(chǎng)用的脫毛機(jī)的觀察，我在爺爺?shù)男蘩聿空襾?lái)了一個(gè)長(zhǎng)50～60cm的鐵條，根據(jù)鐵桶的大小，用切割機(jī)截取一部分，剩下49cm長(zhǎng)，讓電焊工在鐵條中間焊了一個(gè)頂螺裝置，這樣我設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子就可以安裝在電動(dòng)機(jī)上了。

鐵桶下部開(kāi)口大小決定“棉桃剝桃機(jī)”的出棉速度和剝殼質(zhì)量，開(kāi)口必須從小到大不斷實(shí)驗(yàn)，否則一旦實(shí)驗(yàn)失敗，機(jī)器外殼就要重新來(lái)做。

棉桃在脫殼的過(guò)程中，有被卡住的

圖2

“簡(jiǎn)易剝桃機(jī)”工作電路圖現(xiàn)象出現(xiàn)，這個(gè)問(wèn)題不解決，棉桃脫殼機(jī)的使用性能將大大下降。我在轉(zhuǎn)子上做了一個(gè)活動(dòng)滾輪，在滾輪前端設(shè)置了一節(jié)彈簧裝置。

@發(fā)明設(shè)計(jì)方案的選擇和測(cè)試

剝桃機(jī)下部開(kāi)口的設(shè)計(jì)：在鐵桶下部開(kāi)一個(gè)口，棉桃和棉花就可以打出來(lái)了，我想先開(kāi)小一點(diǎn)，逐步把口開(kāi)大，這樣我們可以逐步實(shí)驗(yàn)，方案一為4～6cm，方案二為5～8cm，方案三為5～10cm。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用方案一時(shí)，把棉桃放進(jìn)去后棉桃旋轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，甩出后有棉花纏繞現(xiàn)象；使用方案二時(shí)，情況有所好轉(zhuǎn)，但口還是有點(diǎn)小；使用方案三，棉桃打出速度較快，打裂程度也較理想。見(jiàn)圖3。

針對(duì)棉桃卡住的問(wèn)題我設(shè)想了以下改進(jìn)方案。方案一：縮短轉(zhuǎn)子，增加轉(zhuǎn)子到桶壁的距離；方案二：延長(zhǎng)轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度，不給棉桃提供卡住的空間；方案三：在轉(zhuǎn)子兩頭各安裝一個(gè)滾輪，既提高轉(zhuǎn)子的擊打力，又可以防卡；方案四：做一個(gè)活動(dòng)滾輪，在滾輪前端設(shè)置一節(jié)彈簧裝置。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，第三種方案實(shí)驗(yàn)初獲成功，再與方案四綜合，棉桃剝桃機(jī)防卡性能大大提高，幾乎再?zèng)]有出現(xiàn)卡住的現(xiàn)象了。最終完成的剝桃機(jī)外形如圖4。

@工作原理

“簡(jiǎn)易剝桃機(jī)”是在一個(gè)類(lèi)似于“爐膛”的裝置中，安裝一個(gè)能夠360度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子通過(guò)爐膛底部小型電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，我們?cè)跔t膛側(cè)面開(kāi)一個(gè)5cm×10cm的開(kāi)口，打開(kāi)電機(jī)后從爐膛的上部放下棉桃，棉桃在爐膛中被高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子打裂、打散，通過(guò)離心力的作用，打散后的棉殼和棉花同時(shí)從爐膛的下部開(kāi)口中甩出，由于棉桃和棉殼重量不一樣，甩出的距離也有差異，這樣就使棉花和棉殼基本分離，只需要人工把棉花上粘連的少量棉殼揀出來(lái)就可以上市銷(xiāo)售了。一天下來(lái)可以剝桃400千克，提高功效20倍。這樣既提高了剝桃速度，又節(jié)省了大量人力，方便了家庭棉花脫殼的這個(gè)步驟。由于棉花被打得很松散，還有利于提高棉花銷(xiāo)售級(jí)別。這樣就做到了棉花剝桃到銷(xiāo)售環(huán)節(jié)的省時(shí)、省力、省錢(qián)。

@創(chuàng)新點(diǎn)

◇機(jī)型小，造價(jià)低，適合家庭使用。

◇棉桃在剝桃機(jī)中被高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子打裂、打散，通過(guò)離心力的作用，打散后的棉殼和棉花同時(shí)從爐膛的下部開(kāi)口中甩出，由于棉桃和棉殼重量不一樣，甩出的距離也有差異，這樣就使棉花和棉殼基本分離。

◇轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)，兩端有滾輪，滾輪上設(shè)置彈簧裝置可伸縮，能有效防止棉桃被卡住。

◇機(jī)器下部開(kāi)口設(shè)計(jì)成5cm×10cm，棉桃被擊打開(kāi)裂后第一時(shí)間被甩出。

@總結(jié)

優(yōu)點(diǎn)

◇我設(shè)計(jì)的棉桃剝桃機(jī)，出渣方式主要是通過(guò)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后離心力的作用把棉殼和棉花從脫殼機(jī)下部出口甩出，由于棉殼和棉花重量不同，甩出的棉殼和棉花自然分離，這樣的設(shè)計(jì)結(jié)果使我們的產(chǎn)品特別的簡(jiǎn)單實(shí)用，完全達(dá)到了脫殼出棉的目的。

◇我設(shè)計(jì)的棉桃剝桃機(jī)轉(zhuǎn)子形狀功能與其他產(chǎn)品不同。轉(zhuǎn)子是直棒形，上邊帶有滾輪和彈簧，完全解決了棉桃被卡住的問(wèn)題。

◇我設(shè)計(jì)的棉桃剝桃機(jī)在農(nóng)戶家做實(shí)驗(yàn)，脫殼速度比較快，脫出的棉花比較干凈，直接可以上市銷(xiāo)售，該產(chǎn)品很受農(nóng)戶的歡迎。

問(wèn)題和需要改進(jìn)的方面

由于棉花有一定的粘連性，還會(huì)有少部分的棉殼粘在棉花上，還需要手工來(lái)揀一下，以后我們還將繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，盡可能地使棉花和棉殼脫離得更干凈，給農(nóng)民帶來(lái)更多的便利。

該項(xiàng)目獲得第26屆全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新成果競(jìng)賽項(xiàng)目技術(shù)與設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。

該項(xiàng)目利用離心原理設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)易剝桃機(jī)，科學(xué)原理運(yùn)用正確，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)用，具有創(chuàng)新性。項(xiàng)目研究資料較為完整，答辯和演示過(guò)程論述正確。