簡易棉桃剝桃機

指導教師顧聰肖雪維

@發明目的

新疆是棉花的主產區，秋后農民會將收回的大量棉桃放在家中待剝，如果不及時剝出棉花，棉桃放久后會發黃變質影響銷售。

我發明的“簡易剝桃機”可以幫助農民快速地脫去棉殼，免去了手工剝棉殼這個環節，這樣就緩解了新疆地區缺乏勞動力的問題，也大大減輕了農民的負擔，同時，“簡易剝桃機”在脫殼的過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售級別。

“簡易剝桃機”的發明可以使家中收回的棉桃快速去殼，然后上市銷售，提高棉農的收益。

@創意設想

我到同學家去玩時，看見有很多農工在家里手工剝棉桃，于是幫同學剝了一下午，手都剝出血泡了，才剝了五六千克，我就想能否發明一個小型機器來幫我們剝棉桃呢？第二天就把自己的想法告訴了老師和愛琢磨的爺爺，在他們的支持下我就開始了發明“簡易剝桃機”的旅程。

在老師的幫助下，我在互聯網上查找了相關信息，發現市場上的棉桿粉碎機、豆漿機、宰雞場用的脫毛機有類似的工作原理。我想象中的“剝桃機”工作方式應該與它們類似。我的設想是在一個有限的空間里，做一個高速旋轉的桿，將棉桃打裂，同時將花瓣打松散。

受脫毛機和豆漿機的設計啟發，我想到了用鐵質水桶或者是鐵質圓筒來當剝桃機的外殼。

可以當作外殼的材料有：家用鐵爐子、鐵皮水桶、自制鐵制材料圓筒。經過材質對比發現，鐵皮水桶材質太軟不符合要求。咨詢了有鉗工經驗的爺爺后，發現可以制作鐵質材料圓筒。如果使用家用鐵爐子要經過改造。

老師建議，使用家用鐵皮爐子或鐵桶進行改造。這樣材料很好找，也符合我們的設計條件。

機型參數設計：

（1）機型高55cm，寬40cm，圓筒狀；

（2）轉子長度48cm

（3）開口的大小5cm×10cm：

（4）電機功率250w，轉速1200轉／分。

設計圖見圖1，電路圖見圖2。

制作過程

在圓桶底部安裝一個從廢舊洗衣機上拆下的電動機，為了固定和安裝，我們在鐵桶底部打眼用螺絲固定。在桶下部安裝4個小腿，來為電動機的安裝提供空間。

通過對市場上的棉桿粉碎機、豆漿機、宰雞場用的脫毛機的觀察，我在爺爺的修理部找來了一個長50～60cm的鐵條，根據鐵桶的大小，用切割機截取一部分，剩下49cm長，讓電焊工在鐵條中間焊了一個頂螺裝置，這樣我設計的轉子就可以安裝在電動機上了。

鐵桶下部開口大小決定“棉桃剝桃機”的出棉速度和剝殼質量，開口必須從小到大不斷實驗，否則一旦實驗失敗，機器外殼就要重新來做。

棉桃在脫殼的過程中，有被卡住的

圖2

“簡易剝桃機”工作電路圖現象出現，這個問題不解決，棉桃脫殼機的使用性能將大大下降。我在轉子上做了一個活動滾輪，在滾輪前端設置了一節彈簧裝置。

@發明設計方案的選擇和測試

剝桃機下部開口的設計：在鐵桶下部開一個口，棉桃和棉花就可以打出來了，我想先開小一點，逐步把口開大，這樣我們可以逐步實驗，方案一為4～6cm，方案二為5～8cm，方案三為5～10cm。

實驗結果表明，使用方案一時，把棉桃放進去后棉桃旋轉時間過長，甩出后有棉花纏繞現象；使用方案二時，情況有所好轉，但口還是有點小；使用方案三，棉桃打出速度較快，打裂程度也較理想。見圖3。

針對棉桃卡住的問題我設想了以下改進方案。方案一：縮短轉子，增加轉子到桶壁的距離；方案二：延長轉子長度，不給棉桃提供卡住的空間；方案三：在轉子兩頭各安裝一個滾輪，既提高轉子的擊打力，又可以防卡；方案四：做一個活動滾輪，在滾輪前端設置一節彈簧裝置。

經過實驗，第三種方案實驗初獲成功，再與方案四綜合，棉桃剝桃機防卡性能大大提高，幾乎再沒有出現卡住的現象了。最終完成的剝桃機外形如圖4。

@工作原理

“簡易剝桃機”是在一個類似于“爐膛”的裝置中，安裝一個能夠360度旋轉的轉子，轉子通過爐膛底部小型電動機的帶動高速旋轉，我們在爐膛側面開一個5cm×10cm的開口，打開電機后從爐膛的上部放下棉桃，棉桃在爐膛中被高速旋轉的轉子打裂、打散，通過離心力的作用，打散后的棉殼和棉花同時從爐膛的下部開口中甩出，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就可以上市銷售了。一天下來可以剝桃400千克，提高功效20倍。這樣既提高了剝桃速度，又節省了大量人力，方便了家庭棉花脫殼的這個步驟。由于棉花被打得很松散，還有利于提高棉花銷售級別。這樣就做到了棉花剝桃到銷售環節的省時、省力、省錢。

@創新點

◇機型小，造價低，適合家庭使用。

◇棉桃在剝桃機中被高速旋轉的轉子打裂、打散，通過離心力的作用，打散后的棉殼和棉花同時從爐膛的下部開口中甩出，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。

◇轉子的設計，兩端有滾輪，滾輪上設置彈簧裝置可伸縮，能有效防止棉桃被卡住。

◇機器下部開口設計成5cm×10cm，棉桃被擊打開裂后第一時間被甩出。

@總結

優點

◇我設計的棉桃剝桃機，出渣方式主要是通過轉子旋轉后離心力的作用把棉殼和棉花從脫殼機下部出口甩出，由于棉殼和棉花重量不同，甩出的棉殼和棉花自然分離，這樣的設計結果使我們的產品特別的簡單實用，完全達到了脫殼出棉的目的。

◇我設計的棉桃剝桃機轉子形狀功能與其他產品不同。轉子是直棒形，上邊帶有滾輪和彈簧，完全解決了棉桃被卡住的問題。

◇我設計的棉桃剝桃機在農戶家做實驗，脫殼速度比較快，脫出的棉花比較干凈，直接可以上市銷售，該產品很受農戶的歡迎。

問題和需要改進的方面

由于棉花有一定的粘連性，還會有少部分的棉殼粘在棉花上，還需要手工來揀一下，以后我們還將繼續實驗，盡可能地使棉花和棉殼脫離得更干凈，給農民帶來更多的便利。

該項目獲得第26屆全國青少年科技創新大賽創新成果競賽項目技術與設計一等獎。

該項目利用離心原理設計出簡易剝桃機，科學原理運用正確，設計簡單、實用，具有創新性。項目研究資料較為完整，答辯和演示過程論述正確。