種子分離轉盤

張世一

農作物在生長過程中，由于光照、養分的不均衡，會造成部分顆粒不飽滿，即所謂的“次品”。播種前，必須將種子中的“次品”剔除，以免影響種植效果。作為產品出售時，“次品”也會影響賣相。

如何快速地將“次品”種子從成千上萬的種子中篩選出來？在學習離心力后，我設計了一種旋轉轉盤，結構如圖1所示。

圖1中的上圖是平面圖，下圖為側視圖。通過底部的電動機帶動傳動軸轉動。傳動軸與大、小轉盤相連，當以一定的速度旋轉時，帶動大、小轉盤轉動。將需要分離的種子放入轉盤中，種子受力情況如圖2所示。

設種子質量為m，轉盤以ω的角速度旋轉，種子受到與轉盤半徑垂直的離心力F，其大小為F=mrω2。顆粒飽滿的種子質量m較大，其受到的離心力F較大。而顆粒較小的“次品”種子質量m較小，其受到的離心力F較小。

離心力大的種子斜向運動的力較大，會擠壓離心力小的種子。通過數輪旋轉，離心力大的種子逐漸向大轉盤的外緣運動，而離心力小的種子在離心力大的種子的擠壓下，逐漸向小轉盤匯集，最終達到平衡狀態。

如圖3所示，大顆粒的種子留在大轉盤里，其中顆粒越大的種子越靠近大轉盤的邊緣處。而顆粒較小的種子會留在小轉盤里，且越靠近小轉盤顆粒越小。此時，只需清理小轉盤內的種子就可有效清除種子中的“次品”。