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      風扇車:谷物清選工具

      編輯:livens 人氣:402發布日期:2020/1/8
            除“四大發明"外,我國還有許多杰出的發明成果傳諸世界,造福各國,為人類文明發展作出了卓越貢獻,“風扇車"就是其中之一。谷物在脫粒和去殼之后,人們需要揚棄谷殼、糠秕和雜物。人們最原始的方法是用手捧口吹,而后才懂得用木锨和簸箕靠自然風力進行,最后便有了糧食加工機械一一一風扇車的發明。風扇車,又稱扇車、風車、風扇、風斗、飚扇、揚車、揚谷器等,是一種利用流體力學、慣性、杠桿、輪軸等物理原理,人為地強制空氣流動,產生風(氣流)的機械是專門用來分離谷物和雜質、塵土,諼舂、碾以后揚棄谷物中糠秕雜物以清理籽粒的一種復雜的農機具。
            風扇車是我國水稻生產中重要的農具之一,其使用歷史悠久,尤其廣見于我國南方地區。古農書中記載風扇車是北宋時發明的。如周昕編著的《農扇史話》認為風扇車最晚出現于北宋時代。犁播編的《中國古農具發展史簡編》也說“到了北宋年間,已經采用扇車"。劉仙洲《中國古代農業機械發明史》中對風扇車作了較詳細介紹,但也把風扇車發明的時間定為 “至晚在北宋就發明了”。但是,無論是歷史記載還是實物模型,都說明風扇車的發明時間比北宋早得多,可再上推H00多年,即至晚在公元前1 世紀的西漢時代,人們就已經知道風扇車的原理并廣泛使用了。最原始的風扇車可能沒有箱體,主要用于扇糧與乘涼。據《物原》所記:“舜始造扇,丁緩夙輪。"舜是否造扇只是傳說,但說明早在原始社會,人們就已經利用扇風的原理制造了扇子。西漢時期,丁緩已造出七輪大扇。在扇子的啟發下,根據物體經過風吹,輕者飄向遠方,重者留于近處的慣性原理,人們在收獲糧食后,為把糧食和雜物、土石塊、谷糠等分開,克服用笈箕揚糧的勞苦,提高工作效率,很自然地發明了風扇車。成書于西漢的《急就篇》有“碓硭喇隕舂簸揚"之說,此處之“扇"便是 “扇車"。可見,至晚在西漢元帝年間(公元前48年至前43年),風扇車的使用即已相當普遍。在不同地點與時間的漢墓內出土的幾個陶風扇車模型,總是與舂米的米碓連在一起,可見風扇車在漢代主要用于分離舂碾下的谷米和谷糠
            風扇車起源于西漢,但它也有一個不斷改進、完善和推廣的過程。早期風扇車的風輪箱體為長方形,由于在箱體內與風輪軸平行的箱體壁所組成的兩面角內會產生渦流,阻礙風輪的運轉,故搖動風扇輪時較為費力。到了宋元時期,風扇車不僅作為一種重要的農具較詳細地載人了各種農書,而且得到了很多勵精圖治的政治家和文學家的重視與贊揚。北宋詩人梅堯臣有一首詠風扇詩:“田扇非團扇,每來場圃見。因風吹糠秕,編竹破筠箭。任從高下手,不為暄寒變。去粗而得精,持之莫肯倦。"王安石的和詩寫得更好:“精良止如留,疏惡去如擯。如擯非爾憎,如留豈吾吝。無心以擇物,誰喜并誰慍翁乎勤簸揚,可使糠秕盡。"元代王禎《農書》“農器圖譜九,杵臼門"對風扇車的構造、原理和使用方法進行過詳細說明,描述的扇車已非常完備。按驅動方式分,有手搖和腳踏兩種類型;按葉輪的安置方式分,有立式和臥式兩種。臥軸式風扇車根據風箱的結構又可分為敞開風箱式風扇車和閉合風箱式風扇車。王禎《農書》:“飚扇。《集韻》云:飚,風飛也。揚谷器。其制:中置龔軸,列穿四扇或六扇,用薄板,或糊竹為之。復有立扇、臥扇之別,各帶掉軸。或手轉足躡,扇即隨轉。凡舂碾之際,以糠米貯之高檻,檻底通作匾縫,下瀉均細如籠,即將機軸掉轉扇之,糠粞既去,乃得凈米。又有舁之場圃間用之者,謂之嘣車'。凡蹂打麥禾等稼,穰乾相雜,亦須用此風扇,比之秋擲箕簸,其功多倍。"王禎《農書》現存版本多樣,扇車圖的結構也有所不同。在王禎以后的重要農業工業著作中大多對風扇車有過專門描述,如徐光啟《農政全書》中除對扇車進行詳細記述外,還附有和王禎《農書》插圖類似的“扇車足躡圖";明末宋應星《天工開物》第四卷《粹精》對風扇車更進行了詳細描述,并附有兩幅當時正在使用的風扇車插圖。
            如今,我國北方偏遠農村地區仍在使用的手工風扇車與漢代風扇車的最大區別,一是具有了閉合式圓筒狀的風箱體,二是高檻下設置了多個出糧口。圓筒狀風箱體的出現是風扇車技術發展史上的一個突破,因為出氣口分開設置,克服了渦流的產生,使用更為輕快,功效更高。過去學界一直認為圓筒狀風扇車出現于明末,近年來,有學者發現明代《顧氏畫譜》收錄有杜堇的一幅帶有圓筒狀風箱的風扇車的畫稿。杜堇的藝術活動期在巧世紀下半葉,這樣便可把之前學界認為這種風扇車的出現
      年代提前100多年。值得注意的是,這幅畫不但清楚地顯示了圓筒狀的風箱,而且風扇車下方放置的兩個簸籮正好對應底部前后兩個出糧口,從而說明當時風扇車已經實現了沉實的籽粒、較好的籽粒與糠秕的三級清選,杜堇的這幅畫稿遂成為我國風扇車關鍵技術出現的確證資料。到了清代,乾隆年間頒行的《授時通考》描述風扇車云“以木為四柱,周以板穴其尾以出糠。高可六尺,廣五尺余。左為圜形,以內箕軸及扇,著其柄于外;右為方斗,盛谷實,底作匾縫,承以小門,門之樞亦見于外。其下作斜木斗二正側并列,形如箕,皆下向。人以一手運軸,一手啟門,以寫谷實。谷實重者,從正面木斗直下;粞稍輕,從旁列木斗出;糠灰最輕,即從尾穴隨扇飛出。農家攻治米谷,最為便利。"亦即兒歌所謂的“四條腿腳四張嘴,糧食進去幾路走,一口二口吃下肚,三口吐殼滿天飛”。由此可見,這一時期風扇車的基本結構和使用方式已經基本定型并得到了廣泛使用。

            近代以來,隨著皮帶、齒輪傳動的出現和畜力、水力、蒸汽、電力的應用,風扇車的動力進行了一次革命,而扇車的質地也由純粹木制逐漸在搖柄、風扇輪葉片、風扇鼓等多處改成鐵制,直到現在出現全鐵制的風扇車,使風扇車更易制造和堅固耐用,并日益適用于大規模農業生產的需要。這些改進的風扇車勞動效率和質量比原扇車有大幅度的提高,勞動強度也大大減輕,基本上擺脫了笨重的手工操作。現在在我國廣大農村地區,舊式的風扇車大部分已被電動風扇車或風力機所替代。風扇車的發明,對谷物的清選向機械化發展具有重要意義,標志著人們能擺脫對自然風的依賴,采用連續的人造風,根據需要隨時對加工后的谷物進行清選,極大地拓展了谷物清選加工的方式,提高了勞動生產率,對我國農業發展起到了非常重要的促進作用。更為重要的是,古代人民在風能利用方面的創舉不僅促進了中國農業生產發展,而且在世界農業生產史上也有著極其深遠的影響。英國著名科學史專家李約瑟認為,風扇車是由中國傳向西方的重要機械和技術發明之一。歐洲的風扇車直到阿格里哥拉時期還是進氣口與出氣口分處箱的兩邊緣,而閉合式旋轉風箱直到18 世紀早期才出現。此外,中國的風扇車不但對歐洲的農業機械產生過促進作用,同時也是所有離心式壓縮機的祖先,對西方近現代鼓風機械的發明產生了一定影響。



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