小型小麥、水稻種子聯(lián)合收獲機的設(shè)計含19張CAD圖,小型,小麥,水稻,種子,聯(lián)合,收獲,收成,設(shè)計,19,cad
摘 要:本論文本著節(jié)省材料、成本低廉、安全簡易、效率高的原則，立足于水稻清選裝置的設(shè)計與研制，完成的基本工作如下：通過對國內(nèi)外技術(shù)調(diào)查取樣分析，為裝置關(guān)鍵部件和試驗研究等層面提供了性能依據(jù)，在經(jīng)過理論的指導(dǎo)合理的設(shè)計出機械裝置的結(jié)構(gòu)，設(shè)計了以套筒輥為主要工作部件的清選裝置，來篩選谷物。本設(shè)計方案設(shè)計了套筒式眼輥筒，設(shè)計了套眼式分揀筒的直徑，角速度和傾斜角，并設(shè)計和計算了所需的主要部件并檢查參數(shù)，完成設(shè)備圖紙和主要零件設(shè)計，主要設(shè)計包括有驅(qū)動設(shè)計，傳動設(shè)計等，通過對各工作部件的設(shè)計,試制出機械裝置，以求得最佳試驗性能參數(shù)，進而對水稻清選裝置的的性能作出優(yōu)化設(shè)計。
關(guān)鍵詞:套筒輥 分揀筒 驅(qū)動設(shè)計
Abstract: Based on the principles of saving materials, low cost, simple safety, and high efficiency, this thesis is based on the design and development of a rice cleaning device. The basic work completed is as follows: Through the sampling and analysis of domestic and foreign technical surveys, it is a key component of the device. The performance basis was provided at the levels of experiments and research. The structure of the mechanical device was reasonably designed after theoretical guidance, and a cleaning device with sleeve rollers as the main working component was designed to screen the grain. This design plan designed the sleeve-type eye roller, designed the diameter, angular velocity and inclination of the sleeve-type sorting cylinder, and designed and calculated the required main components and checked the parameters, completed the equipment drawings and the main part design. The main design includes drive design, transmission design, etc. Through the design of each working part, the mechanical device is trial-produced to obtain the best test performance parameters, and then the performance of the rice cleaning device is optimized.
Keywords: sleeve roller, sorting cylinder, drive design
目錄
1緒論 5
1.1研究背景 5
1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀 5
1.2.1一種水稻篩選裝置 5
1.2.2 一種新型水稻篩選裝置 6
1.3 國外研究現(xiàn)狀 8
2 系統(tǒng)總體方案的確定 10
2.1基本結(jié)構(gòu) 10
2.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計 10
3 動力方案的設(shè)計 12
3.1 電動機的選擇 12
3.2 選擇電動機類型 13
3.3 確定電機工作時的功率 13
3.4 確定電動機的轉(zhuǎn)速 14
3.5 傳動比的確定和分配 14
4.1 皮帶輪的設(shè)計計算 15
4.2滾筒鏈傳動設(shè)計和計算 17
4.2.1 鏈輪齒數(shù) 17
4.2.2 鏈條節(jié)數(shù) 17
4.2.3 計算功率 17
4.2.4 鏈條節(jié)距 17
4.2.5 實際中心距 18
4.2.6 計算鏈速 18
4.2.7 作用在軸上的壓力 18
4.3攪龍鏈傳動設(shè)計和計算 18
5.1 窩眼型孔 20
5.2 分選滾筒 20
5.3 滾筒結(jié)構(gòu)的確定 21
5.4 螺旋攪龍 22
5.5 螺旋供料器的轉(zhuǎn)速 23
5.6螺旋節(jié)距 23
5.6 機架 23
6.1長粒種子軸向動力學(xué)分析 23
6.2 短粒種子動力學(xué)分析 24
7.1 各軸轉(zhuǎn)速 26
7.2 各軸的功率 26
7.3 各軸轉(zhuǎn)矩 27
8.1軸1的設(shè)計校核 27
8.2 軸2的設(shè)計校核 28
8.3 重要軸的強度校核。 28
8.4 軸承的計算 30
8.5 軸承載荷校核 30
參考文獻 31
1緒論
1.1研究背景
20世紀60年代初，世界范圍內(nèi)就開始著手研制水稻清選裝置的設(shè)計，至90年代初，美國，德國，法國等地都擁有了自己的水稻清選裝置，經(jīng)過30多年的發(fā)展，水稻清選裝置技術(shù)已日臻成熟，目前正向著機電自動化的方向發(fā)展。然而，我國的水稻清選裝置的發(fā)展卻遠遠落后于其他國家的發(fā)展，一些制造和應(yīng)用機器均存在一些尚未解決的問題，使得它們難以發(fā)展和使用，大部分水稻清選裝置都存在各種各樣的問題，主要包括以下幾個方面：
（1） 篩選率低。不少水稻清選裝置的篩選率嚴重不達標, 有些廠家生產(chǎn)的水稻清選裝置篩選率甚至低于50%，這是水稻清選裝置推廣至市場的最大技術(shù)瓶頸。
（2） 損失率高。由于生產(chǎn)技術(shù)不達標, 造成水稻仁損傷嚴重, 碎仁貼附在機械裝置內(nèi)部難以剔除，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)有些機械裝置的損失率竟高達40%左右。
（2）通用性差。一些水稻清選裝置僅能用于單一品種水稻的去殼,對于其它品種的水稻, 不能實現(xiàn)一機多用，成本略微偏高，我國水稻清選裝置尚未形成較大規(guī)模, 多數(shù)均為小作坊使用, 設(shè)計制造的工藝水平低, 成本就相對比較高。
（3） 本課題主要以研水稻清選裝置為前提，本著以最大化的節(jié)省材料、成本低、安全簡便、效率高的原則，著眼于水稻清選裝置的設(shè)計與研究，要考慮安全、效率，能耗等問題，使效率達到理想最大化，從而滿足的一般工廠的需求。
（4） 在我國，水稻的栽培面積大概在110萬平方米左右，水稻作為一種人們經(jīng)常食用的食品，其營養(yǎng)價值豐富，水稻中蘊藏的人體微量元素也很全面，鉀、鋅、鐵等元素的含量遠遠高出其他同類食品。水稻的蛋白質(zhì)含量是同類食物的三倍以上， 磷含量是香蕉和荔枝的三倍，強化肝臟和脾臟的作用；另外還有祛除腰腿疼痛，舒精活絡(luò)的功能。其高淀粉含量提供高卡路里，然而傳統(tǒng)的水稻清選裝置已經(jīng)難以滿足日益增多的需求,因此研制水稻清選裝置是當務(wù)之急的。目前，市場上還沒有完全適合于家庭型的水稻清選裝置。
1.2.1一種水稻篩選裝置
如圖1,1為一種水稻篩選裝置。在使用時，我們先將裝置的電源接通，我們將接收袋分別放置在優(yōu)異水稻接口7與良好水稻接口9處，再通過裝袋夾持塊8將袋頭固定夾住，避免在接收的過程中，接收袋脫落，我們再將隔廢擋板6滑下，阻擋從篩選筒1前端吹出的廢料與灰塵返回到優(yōu)異水稻接口7與良好水稻接口9中出來的篩選后的水稻中，有利于人們的使用，我們再將裝置的電源接通，由吹風(fēng)箱筒2內(nèi)部的風(fēng)機工作，將水稻入斗3中漏下的水稻吹動，由于飽滿的水稻的重量較重會落在優(yōu)異水稻接口7中，較次一些的水稻被風(fēng)吹到良好水稻接口9中，而水稻中那些稻葉等重量較輕的雜物被吹出到篩選筒1的前端，這樣篩選水稻，在我們篩選完水稻后，我們再將安裝活動板11上面的螺絲取下，再通過活動滑塊12將安裝活動板11滑下，再將拆卸清潔板5取下，以便于我們清理內(nèi)部的灰塵，有利于人們的使用，較為實用。
1、 篩選筒；2、吹風(fēng)箱筒；3、水稻入斗；4、支撐腳；5、拆卸清潔板；6、隔廢擋板；7、優(yōu)異水稻接口；8、裝袋夾持塊；9、良好水稻接口；10、限位卡板；11、安裝活動板；12、活動滑塊；13、固定限制齒；14、伸縮夾持彈簧；15、限位滑塊
圖1.2 一種水稻篩選裝置
1.2.2 一種新型水稻篩選裝置
如圖1.2為一種一種新型水稻篩選裝置，裝置包括篩選室1、電機一2、攪拌板3、篩選筒4、電機二5和攪拌桿6，所述的篩選筒4側(cè)壁及篩選筒4底部上均設(shè)置有漏孔19，將需要篩選的水稻種子經(jīng)過進料倉18加入篩選筒4內(nèi)，電機二5帶動傳動軸二20及傳動軸二20上的攪拌桿6旋轉(zhuǎn)，使攪拌桿6攪動篩選筒4內(nèi)的水稻種子，水稻種子經(jīng)過漏孔19落到篩選室1內(nèi)最上方的篩板11上，電機一2帶動傳動軸一14旋轉(zhuǎn)，傳動軸一14帶動攪拌板3旋轉(zhuǎn)，使攪拌板3撥動篩板11上的水稻種子，對水稻種子進行篩選，并將篩選后的水稻種子經(jīng)過相應(yīng)的出料管9排出，便于對篩選后的水稻種子進行分類收集，提高水稻種子的篩選質(zhì)量，在水稻種子篩選完成后，將篩選筒4從篩選室1內(nèi)取出，便于將篩選筒4內(nèi)剩余的水稻種子或雜質(zhì)倒出，進一步提高水稻種子的篩選效率及篩選質(zhì)量。
1. 篩選室、2.電機一、3.攪拌板、4.篩選筒、5.電機二、6.攪拌桿、7.支架、8.出入口、9.出料管、10.出料倉、11.篩板、12.墊塊、13.承載槽、14.傳動軸一、15.電源線、16.毛刷桿、17.密封環(huán)、18.進料倉、19.漏孔、20.傳動軸二、21.排風(fēng)管、22.風(fēng)扇
圖1.2 一種新型水稻篩選裝置
1.2.3 一種新型水稻篩選裝置
本實用新型屬于篩選裝置領(lǐng)域，公開了一種用于水稻耐鹽性鑒定的水稻篩選裝置，包括筒體，筒體的內(nèi)壁開設(shè)有環(huán)形結(jié)構(gòu)的滑軌，滑軌的內(nèi)壁滑動連接有呈矩陣設(shè)置的滑板，滑板遠離筒體的一側(cè)鉸接有固定筒，固定筒遠離滑板一端的內(nèi)圈活動套接有活動桿，活動桿遠離固定筒的一端鉸接有放置筒，放置筒的底端安裝有篩網(wǎng)，筒體的一側(cè)開設(shè)有開口，筒體的內(nèi)壁之間沿水平方向焊接有位于開口下方的固定板，固定板的頂部滑動連接有位于篩網(wǎng)正下方的收集箱，本實用新型中，能夠?qū)λ痉N子進行快速篩選，使其鑒定需要的種子，其品質(zhì)盡可能相同，能夠便于移出篩選后的種子,首先把需要的種子放置在放置筒6底端的篩網(wǎng)7上，然后只需手動晃動放置筒6，放置筒6會使側(cè)壁上的活動桿5擠壓固定筒4內(nèi)部的彈簧13，或者拉伸固定筒4內(nèi)部的彈簧13，同時一定程度上能夠使滑板3沿著滑軌2滑動，從而在篩選時，放置筒6既能夠相對于筒體1發(fā)生一定程度的轉(zhuǎn)動，又能夠保證其自身發(fā)生一定程度的震動，便于對其內(nèi)部的種子進行篩選，而篩選后的種子會落入到，收集箱9中，接著只需拉動拉桿15使收集箱9沿著滑槽14伸出固定板8一部分，然后即可旋除出料管11上的密封蓋，用物品對其接料即可，方便取料，而且篩網(wǎng)7上的殘留雜質(zhì)，能夠拉動卡塊17上的拉架，使卡塊17沿著卡槽滑出，從而從卡槽內(nèi)部移出雜質(zhì)，符合使用需求，本實用新型中，能夠?qū)λ痉N子進行快速篩選，使其鑒定需要的種子，其品質(zhì)盡可能相同，能夠便于移出篩選后的種子，使其方便下料，而且易對篩網(wǎng)7上的雜質(zhì)進行處理，符合使用需求。
1筒體、2滑軌、3滑板、4固定筒、5活動桿、6放置筒、7篩網(wǎng)、8固定板、9收集箱、 10凹槽、11出料管、12連接板、13彈簧、14滑槽、15拉桿、16開口、17卡塊
圖1.3 水稻篩選裝置
1.3 國外研究現(xiàn)狀
1.3.1 韓國人研究的水稻篩選裝置
如圖1.4為一種韓國人研究的水稻篩選裝置，包括裝置本體19，裝置本體19的底部設(shè)置有底座17，底座17的左側(cè)上方固定有固定臺9，固定臺9的中間內(nèi)部安裝有振動電機10，裝置本體19的中間設(shè)置有篩選倉8，篩選倉8的左側(cè)倉壁焊接固定有風(fēng)機箱7，風(fēng)機箱7的左側(cè)的前后方均安裝有風(fēng)機25，風(fēng)機箱7的右端開設(shè)有出風(fēng)口20，風(fēng)機箱7的右側(cè)設(shè)置為漏斗形結(jié)構(gòu)，且風(fēng)機箱7的右側(cè)出風(fēng)口20設(shè)置為矩形結(jié)構(gòu)，使得風(fēng)選時出風(fēng)較為均勻，能形成矩形結(jié)構(gòu)的出風(fēng)面，風(fēng)機箱7的下側(cè)開設(shè)有雜質(zhì)排出口24，篩選倉8的前側(cè)倉壁中間嵌套固定有玻璃窗22，篩選倉8的中間前后兩側(cè)內(nèi)壁之間固定有分料臺14，分料臺14的頂部設(shè)置為弧面結(jié)構(gòu)，且分料臺14的右側(cè)表面與水平面之間呈45度夾角，避免水稻顆粒殘留不便清理，分料臺14的右側(cè)中間開設(shè)有回收口13，回收口13與水平面之間呈60度夾角，且回收口13的底部與出料倉12之間相互連通，出料倉12的底部設(shè)置為向前側(cè)傾斜的斜面結(jié)構(gòu)，在風(fēng)選時，被風(fēng)力吹拂至右側(cè)的飽滿水稻顆粒便于回收，避免水稻篩選過度，導(dǎo)致浪費，且傾斜的出料倉12底面便于水稻出料，分料臺14的左側(cè)底部與固定臺9的頂部右側(cè)之間固定安裝有振動篩網(wǎng)11，振動篩網(wǎng)11與水平面之間呈10度夾角，且振動篩網(wǎng)11的左端下側(cè)與振動電機10相互接觸連接，便于對風(fēng)選完成的水稻進行進一步除雜，篩選效果較好，振動篩網(wǎng)11的底部設(shè)置有出料倉12，出料倉12的前側(cè)設(shè)置有出料口23，分料臺14的右側(cè)下方設(shè)置有收集倉16，收集倉16的左側(cè)與出料倉12之間固定有分隔板15，收集倉16的右側(cè)頂部安置有隔塵網(wǎng)18，篩選倉8的左側(cè)頂部安裝有進料口5，進料口5的右側(cè)上方開設(shè)有固定槽21，進料口5的頂部焊接固定有料斗6，料斗6的右側(cè)底部與裝置本體19的頂部之間焊接固定有料斗支柱1，裝置本體19的頂部安裝有控制器2，控制器2的左側(cè)的前后方均安裝有電動伸縮桿3，所述控制器2與電動伸縮桿3之間通過電性連接，電動伸縮桿3的左端固定有進料口控制板4，進料口控制板4的左側(cè)表面的下側(cè)和進料口5的左側(cè)內(nèi)壁的下側(cè)均設(shè)置向右側(cè)傾斜的斜面結(jié)構(gòu)，且進料口控制板4與固定槽21之間滑動嵌套連接，進料口控制板4的頂部寬度與進料口5的寬度相等，使得水稻進料的時候能呈幕狀灑下，進料比較均勻，篩選效果較好，而且稻幕的寬度能通過調(diào)整進料口控制板4自由控制，便于與風(fēng)機箱7出風(fēng)的風(fēng)力大小相配合，風(fēng)選時，稻幕灑下，矩形的出風(fēng)面會將水稻里的空殼灰塵等雜質(zhì)盡數(shù)吹走，水稻篩選的質(zhì)量較好，效率也較高。
1、 料斗支柱，2、控制器，3、電動伸縮桿，4、進料口控制板，5、進料口，6、料斗，7、風(fēng)機箱，8、篩選倉，9、固定臺，10、振動電機，11、振動篩網(wǎng)，12、出料倉，13、回收口，14、分料臺，15、分隔板，16、收集倉，17、底座，18、隔塵網(wǎng)，19、裝置本體，20、出風(fēng)口，21、固定槽，22、玻璃窗，23、出料口，24、雜質(zhì)排出口，25、風(fēng)機
圖1.4 韓國人研究的水稻篩選裝置
1.3.1 新型農(nóng)業(yè)水稻篩選裝置
圖1.5為一種新型農(nóng)業(yè)水稻篩選裝置，包括支撐板,所述支撐板頂部固定連接有第一固定桿和第二固定桿，所述第一固定桿和第二固定桿以支撐板的中心為中心線呈對稱設(shè)置，所述第一固定桿和第二固定桿之間設(shè)有第一槽體，所述第一槽體一側(cè)固定連接有第一套桿，所述第一固定桿前端面固定連接有第一套管，所述第一套桿和第一套管匹配，所述第一套桿的一端穿過第一套管，且延伸至第一固定桿外側(cè)，并鉸鏈鉸接有支撐桿，所述第一固定桿側(cè)壁固定連接有箱體，所述箱體后端面固定連接有電機，所述電機的電機軸穿過箱體后端面，且延伸至箱體內(nèi)腔，并固定連接有圓盤，所述圓盤前端面固定連接有圓塊。將需要的篩選的稻子倒入第一槽體4內(nèi)腔，打開電機9和風(fēng)機29，電機9的動力輸出端帶動圓盤10轉(zhuǎn)動，圓盤10的轉(zhuǎn)動使得圓塊11移動，圓塊11帶動支撐桿7移動，支撐桿7帶動第一套桿5在第一套管6內(nèi)移動，第一套桿5帶動第一槽體4移動，第一槽體4分別帶動第一橫桿12移動和第二套桿17在第二套管15內(nèi)移動，設(shè)置第一橫桿12的作用防止風(fēng)機的風(fēng)將稻吹至上方，第一槽體4左右移動，將篩選的稻子通過過濾口20掉下，未篩選的稻子在第一槽體4內(nèi)，風(fēng)機29的風(fēng)將較輕的稻子吹向第三槽體30內(nèi)，較重的稻子掉落至第二槽體內(nèi)，篩選完后，關(guān)閉電機9和風(fēng)機29，打開第一活動門19，將篩選的稻子掉落至第四槽體26，將第四槽體26的稻子倒出，然后打開第二活動門25，讓第一槽體4的稻子掉落至第二槽體21內(nèi)，然后通過第二槽體21掉落至第四槽體26內(nèi)，重復(fù)以上操作，可以篩選處三種等級的稻子。
1 .支撐板、2 .第一固定桿、3 .第二固定桿、4 .第一槽體、5 .第一套桿、6.第一套管、7.支撐桿、8.箱體、9.電機、10.圓盤、11.圓塊、12.第一橫桿、13.第一開口、14.第一豎塊、15.第二套管、16.固定塊、17.第二套桿、18.第三開口、19.第一活動門、20.過濾口、21.第二槽體、22.第二橫桿、23.豎桿、24.第二開口、25.第二活動門、26.第四槽體、27.滾輪、28.斜桿、29.風(fēng)機
圖1.5 新型農(nóng)業(yè)水稻篩選裝置
1.4 研究方法
通過查找文獻和其他參考資料，研究方法主要以借助互聯(lián)網(wǎng)和其他媒介為主，通過搜集方法為主要手段，著眼于解決水稻清選機的研究方法為主要目標，主要方法主要分為以下幾個方面：
(1) 調(diào)查取樣法：通過調(diào)查取樣的方法將一批水稻收集并加以整理和分析，利用數(shù)學(xué)模型的方法將取樣所得的水稻逐一進行分析，從初步的水稻模型中得出水稻物理特性等物理規(guī)律，為未來關(guān)鍵部件的設(shè)計和實驗研究提供了堅實的技術(shù)支持，同時也為后期試驗提供保障。
(2) 文獻研究法：根據(jù)研究主題，通過搜索文檔獲取技術(shù)數(shù)據(jù)[4]，通過以往的研究成果分析出最佳技術(shù)方案。
(3) 定量分析法：根據(jù)調(diào)查結(jié)果制定出技術(shù)攻關(guān)，依據(jù)工作原理制定出力學(xué)或者材料學(xué)分析論證。
(4) 模擬法：通過使用2D建模平臺組裝零件[5]，創(chuàng)建類似的模型，然后用于研究機械模型的一些基本特征。
(5) 數(shù)量研究法：通過對樣本水稻物理學(xué)特性規(guī)律，定量分析和研究水稻篩選率和損傷率等物理參數(shù)，分析理解和揭示兩者之間的關(guān)系，分析出變化趨勢走勢，從而正確掌握相關(guān)變化情況。
- 15 -
2 系統(tǒng)總體方案的確定
2.1基本結(jié)構(gòu)
套料桶分揀機的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它主要由進料斗，分揀筒，種子接收槽，種子槽調(diào)節(jié)機構(gòu)，卸料螺桿，防堵齒輪，主軸組成 ，框架，底座和傳動裝置由機構(gòu)和接收箱組成。進料斗，套筒眼輥，種子接收槽，出料螺桿和接收箱構(gòu)成了短粒親本種子的運輸路線。喂料桶，套筒眼滾筒和接收盒構(gòu)成了長粒種子的運輸路線。種子分離的效果是通過調(diào)節(jié)種子槽調(diào)節(jié)機構(gòu)的角度來調(diào)節(jié)的；滾筒驅(qū)動上部防堵齒輪齒，以清除套筒因相互作用而造成的堵塞；電機驅(qū)動鏈輪將動力分別傳遞到主軸和分揀缸。
2.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計
1）組成：主要由兩部分組成：電機和分揀機。
2）特點：可以保證準確的平均傳動比；傳遞功率大，拉力小，傳遞效率高，一般達到0.95-0.98；可以在低速和重載，高溫條件以及露天和其他不利環(huán)境下工作；傳動示意圖如圖2所示。
3 動力方案的設(shè)計
3.1 電動機的選擇
在選擇電機時要考慮的第一件事就是功率選擇?？偠灾?，請注意以下兩點：一是發(fā)動機的功率太小了容易發(fā)生了一個所謂的“馬車”的現(xiàn)象，二是使用長時間過載，電機可能會破壞發(fā)動機的保溫材料，當發(fā)動機輸出功率太大的時候，“大卡機”的現(xiàn)象不能完全使用，不僅因為它不好。還因為功率系數(shù)和效率并不理想。這也導(dǎo)致了電力損失，為了正確選擇發(fā)動機輸出功率，必須經(jīng)過以下公式計算或比較。
這里p是計算的力，測量單位是千瓦，f是所需的張力，單位是N，v是工作機的線速度m / s。另外。最常見的是使用類比來選擇發(fā)動機功率。所謂的類比方法是比較類似生產(chǎn)機器中使用的發(fā)動機的功率。一種特定的方法是找出這個或其他相鄰設(shè)備中類似生產(chǎn)機器消耗了多少能量，然后使用類似于面團的動力引擎，試運行的目的是確認所選引擎對應(yīng)于生產(chǎn)機器；測試方法是讓電機為相關(guān)設(shè)備供電。如果測得的電機電流超過標明的額定電流40％以上。這說明電機輸出太低，需要用更高的輸出更換發(fā)動機，這個時候，需要考慮扭矩發(fā)動機輸出的公式。
式中：P：代表功率，單位是kw；
N：電機的額定轉(zhuǎn)速，單位是r/min；
T：轉(zhuǎn)矩，單位是N·m；
下表3.1為不同型號的發(fā)電機的拉力力矩情況，從中能夠看出，隨著拉力的增大，力矩也在進一步增大，根據(jù)電動機在勻速轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)矩，以電動機的最大轉(zhuǎn)矩為標準。
表3.1 發(fā)動機輸出扭矩力矩
號數(shù)/號
0.4
0.6
0.8
1.0
1.5
2.0
直徑/mm
0.10
0.12
0.14
0.16
0.20
0.23
拉力/Kg
4.8
5.6
6.8
8.3
9.9
12.7
力矩
0.00065
0.0025
0.0029
0.0033
0.0 041
0.0047
3.2 選擇電動機類型
我們根據(jù)電機在勻速轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)矩為依據(jù)，以電動機的最大轉(zhuǎn)矩為衡量標準，選取Y132S-8型電動機，如圖3.1所示。
圖3.1 Y132S-8型電動機
電動機參數(shù)如下：
表3.2 電動機參數(shù)表
電動機型號 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量/kg
/kw /(r/min)
Y132-8 2.2 710 2.0 2.0 63
3.3 確定電機工作時的功率
電機正常工作時所需要的功率PW。
=
式中，取。
電動機的輸出功率P0：
==
其中，齒輪傳動效率，聯(lián)軸器的效率，滾動軸承效率，所以：
得：
選取電動機的額定功率，使,查機械設(shè)計手冊得電動機的額定功率為：。
3.4 確定電動機的轉(zhuǎn)速
滾筒的轉(zhuǎn)速為：
取V帶傳動比，雙級圓柱齒輪傳動比，總傳動比為：
電動機可選擇的轉(zhuǎn)速為：
本設(shè)計采用電動機作為該清選機械的動力來源，先通過皮帶傳動帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪轉(zhuǎn)動在通過鏈條傳動到滾筒和推料螺旋來實現(xiàn)預(yù)期工作，兩級傳動，簡單可行。
3.5 聯(lián)軸器選擇
在電動機和減速器之間的傳動，要通過聯(lián)軸器來實現(xiàn)。根據(jù)垃圾分選機的需要以及電動機和減速器的型號選用合適的聯(lián)軸器，一般連軸器是根據(jù)載荷情況、轉(zhuǎn)矩、軸直徑和工作轉(zhuǎn)速來選擇，轉(zhuǎn)矩Tc由下式求出：
(3.8)
式中
—理論轉(zhuǎn)矩，N?m；
—公稱轉(zhuǎn)矩，N?m；
—計算轉(zhuǎn)矩，N?m；
P—驅(qū)動功率，kw；
K—工作情況系數(shù)；
n—工作轉(zhuǎn)速，r/min；
由設(shè)計可知，聯(lián)軸器聯(lián)接電動機和減速器，聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速n也就是電動機的輸出轉(zhuǎn)速，最大為n＝1390r/min。工作情況系數(shù)取K＝1.5計算，電動機的功率0.55KW。
(3.9)
根據(jù)公稱轉(zhuǎn)矩，初步選定電動機和減速器之間的LT型彈性套柱銷聯(lián)軸器型號為TL7，軸孔需要自行加工。TL7公稱轉(zhuǎn)矩為Tn＝500Ｎ?ｍ。
因為，所以選用TL8型彈性套柱銷連軸器滿足功率要求。
3.6 傳動比的確定和分配
根據(jù)設(shè)計要求該清選機得傳動由皮帶和鏈組成
4 V帶傳動的設(shè)計計算
4.1 求計算功率
切條機選擇V帶輪作為傳動裝置，傳動比為3.53，因為＝0.55kW，n＝1390 r/min，i1=3.53則由機械設(shè)計手冊表13-15可知選KA=1.1
則由公式 ：
PC= KA P （4.1）
則得出PC=1.1×0.55=0.605kw
4.2 選V帶的型號
根據(jù)PC=0.605kw，nd＝1390 r/min，查閱機械設(shè)計手冊得：V帶選為Z型帶。
4.3 求大小帶輪d2、d1基準直徑
由機械設(shè)計手冊中表13-9可知d1=50～71mm，現(xiàn)在取小帶輪d1=71mm。
由公式：
d2=n1d1(1-ε)/n2 （4.2）
可得出d2=n1d1(1-ε)/n2=3.53×71×0.98=156.2 mm。其中ε在機械設(shè)計手冊查出為0.02
由機械設(shè)計手冊表13-9取d2=160mm雖然n2略有增大，但其誤差小于5%，在允許的范圍內(nèi)，所以可以使d2=160mm。
4.4 驗算帶速V
由公式
V= （4.3）
得V帶的速度V===5.57 m/s
V帶的帶速度5～25 m/s的范圍內(nèi)，合適。
4.5 計算V帶的基準長度Ld和中心距a
查機械設(shè)計手冊由其中計算V帶公式：
a0=1.5(d1+d2) （4.4）
初步計算選取V帶的中心距a0
則可以得出a0=1.5(d1+d2)=1.5×(71+160)=504，現(xiàn)在取a0=470,由公式0.7(d1+d2)
120°
所以得出包角合適。
4.7 求V帶的根數(shù)
查機械設(shè)計基礎(chǔ)由公式：
Z= （4.9）
已知n1=1390 r/min ，d1=71 查表可以得出 P0=0.30 KW
由傳動比i=3.53 查表13-5得 ?P0=0.03 KW
由α1=155.98° 查表13-7得 Kα=0.95,查表13-2得KL=1.16,由此可得
Z=≈2.357
所以V帶取2根
4.8 求作用在帶輪軸上的壓力FQ
查機械設(shè)計手冊表13-1得出V帶每米長的質(zhì)量q=0.06 kg/m由公式：
F0= （4.10）
其中Pc為功率，Z為v帶的根數(shù)，V為v帶的帶速，Kа為包角修正系數(shù)可以
查表得出其值為0.95
可以得出F0=≈82.4 N
現(xiàn)在計算作用在帶輪上的壓力FQ ,由公式：
FQ= （4.11）
可以得出FQ=402.5 N
4.9 V帶輪材料的選擇
設(shè)計V帶輪時應(yīng)滿足的要求是：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝好，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡，輪槽工作面要精細加工（表面粗糙度一般為3.2以減少帶摩擦，各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較均勻[8]。帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用的材料牌號為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時采用鑄鋼，小功率采用鑄鋁或塑料?？紤]本設(shè)計的功率情況和轉(zhuǎn)速，本設(shè)計采用鑄鐵，材料牌號為HT200。
4.10 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計
4.10.1 帶輪結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計
鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：1、實心式；2、腹板式；3、孔板式；4、橢圓輪輻式[9]。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準直徑有關(guān)。當帶輪基準直徑為dd≤d（d為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時可采用實心式；當dd≤300mm時，可采用腹板式；當dd≤300mm時，同時D1-d1≥100mm時，可采用孔板式；當dd＞300時可采用輪輻式由5.3中的計算已知d1，d2：
小帶輪基準直徑d1=71 mm
安裝軸帶輪軸的直徑d=38 mm
∵ dd≤d ∴小帶輪選用實心式
大帶輪基準直徑d2=160 mm
∵ dd≤300mm ∴大帶輪選用腹板式
4.10.2 帶輪尺寸的設(shè)計
V帶輪的輪槽與所選用的V帶的型號相對應(yīng)，此設(shè)計選的是Z帶，根據(jù)書上表格可直接得出[10]
基準寬度b0=8.5 mm
基準下槽深度hfmin=7.0 mm
槽間距e=12±0.3 mm
最小輪緣厚δmin=5.5 mm
帶輪寬度 B=28mm
帶輪的總長L=（1.5~2.5）d=38mm
圖4.1 主動輪
大V輪d=160mm小于350，所以采用腹板式。由其軸徑為39 mm.
基準寬度b0=8.5 mm
基準下槽深度hfmin=7.0 mm
槽間距e=12±0.3 mm
最小輪緣厚δmin=4.5 mm
帶輪寬度 B=28mm
帶輪的總長L=（1.5~2.5）d=45mm
圖4.2 從動輪
輪槽工作表面的粗糙度為1.6或3.2，由于這兩個帶輪在切條機運行過程中起著非常重要的傳動作用，所以兩個帶輪輪槽工作表面的粗糙度均取1.6。
4.11 大小帶輪上鍵的選取與強度校核
鍵主要用來實現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定一傳遞轉(zhuǎn)矩。有些類型的鍵還可實行軸上零件的軸向固定或軸上移動，對于軸上不需要滑動的需固定位置的齒輪采用平鍵。而對于經(jīng)常移動的齒輪則采用花鍵連接，具體選型則根據(jù)其所在的軸確定。
4.11.1 小帶輪上鍵的選取與強度校核
根據(jù)電動機的軸d=19mm，查《機械設(shè)計手冊》[11]選取鍵寬B×鍵高H為6×6mm
鍵長L為36mm的普通平鍵聯(lián)接。
小V帶輪上所受的扭矩T
T=9550P/n=9550×0.55/1390=3.78N/m (4.12)
小V帶輪上鍵的強度為
（4.13）
T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為N.m;
K——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h, 此處h為鍵的高度，單位為mm;
l——鍵的工作長度，單位為mm;半圓頭平鍵l=L-b/2,L為鍵的公稱長度,單位為mm.
d——軸的直徑，單位為mm;
——鍵、軸、輪轂三者是最弱材料的許用壓力，單位為Mpa, 查得=120Mpa
小V帶輪上鍵的強度足夠。
4.11.2大帶輪上鍵的選取與強度校核
根據(jù)減速器的軸d=30mm，查《機械設(shè)計手冊》[11]選取鍵寬B×鍵高H為10×8mm
鍵長L為36mm的普通平鍵聯(lián)接。
大V帶輪上所受的扭矩T
T=9550Pi/n=9550×0.55×0.55/1390=8.316N/m
小V帶輪上鍵的強度為
T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為N.m;
K——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h, 此處h為鍵的高度，單位為mm;
l——鍵的工作長度，單位為mm;半圓頭平鍵l=L-b/2,L為鍵的公稱長度,單位為mm.
d——軸的直徑，單位為mm;
——鍵、軸、輪轂三者是最弱材料的許用壓力，單位為Mpa, 查得=120Mpa
大V帶輪上鍵的強度足夠。
4.12 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計
4.12.1電器控制系統(tǒng)
PLC控制系統(tǒng)是由PLC、輸入/輸出（I/O）電路及外圍設(shè)備等零部件組成。系統(tǒng)的規(guī)模是根據(jù)實際的需要而定，可大可小。運用在薯條自動切條機裝置中能夠大大縮減由于時間上控制不精確而造成的工作時間浪費，PLC電器控制系統(tǒng)較計算機控制系統(tǒng)的最大的好處在于實時性和高可靠性，由于控制器是采用自動控制串接為基礎(chǔ)，信號處理的時間間隔非常短暫，速度較快，正常處理時間可以精確到10ms到20ms之間；同時PLC系統(tǒng)采用獨有的抗干擾技術(shù)，具有很強的抗干擾能力，使用起來方便快捷，相比較電源控制下的機械系統(tǒng)，可編程邏輯控制系統(tǒng)（PLC）[14]有比較大的優(yōu)勢性可言，具有以下幾個顯著特點；
（1） 可靠性強，抗干擾能力強，接口模塊功能強、品種多；
（2） 硬件配套較為齊全，使用方便快捷，適應(yīng)性強；
（3） 編程方法簡單、直觀；
（4） 系統(tǒng)的設(shè)計/安裝、調(diào)試工作量少；
（5） 維修工作量小、維護方便，體積小、耗能低、重量輕；
4.12.2 電器控制系統(tǒng)的主要步驟
電器控制系統(tǒng)的主要分為以下幾個步驟，其中圖4.3為PLC控制器總梯形圖，當設(shè)定控制的時間時，以下兩組輔助繼電器：（M35、M21、M16、M1）,（M27、M15、M1）的常開觸點中有一組閉合，輔助繼電器M54線圈得電閉合，其串接在輸出繼電器Y21上的常開觸點閉合，使輸出繼電器Y31得電并自鎖，打開電燈開關(guān)。當需要手動控制時，只要按下按鈕SB9，則X10閉合，使輸出繼電器Y21得電并自鎖，打開開關(guān)。當?shù)娇刂频臅r間時，以下兩組輔助繼電器：（M35、M22、M16、M1），（M27、M17、M1）的常開觸點中有一組閉合，繼電器M55線圈得電閉合以后并產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖信號，使其串接在輸出繼電器Y21線圈上的常開觸點迅速斷開，輸出繼電器Y21斷開，電燈熄滅。當需要手動關(guān)燈時，只需按下按鈕SB10，則X11閉合，輔助繼電器M203得電，串接在輸出繼電器Y21上的常開觸點迅速斷開，使輸出繼電器Y21斷電。
圖4.3 PLC控制器總梯形圖
如圖4.3為 PLC終端示意圖，首先制定被控對象的的分析和描述，得到系統(tǒng)方案論證，根據(jù)電器元件和機械設(shè)備的總體分布情況，制定系統(tǒng)的總體設(shè)計方案如下。
(1) 設(shè)計硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，根據(jù)元件的布置圖和電氣原理繪制接線圖，然后檢查和測試相關(guān)系統(tǒng)是否正確。
(2) 根據(jù)機械裝置的自身相關(guān)情況，繪制電氣原理的相關(guān)組線圖，適當根據(jù)各線路圖的反饋情況予以記載和改善，進一步細致化，使整個系統(tǒng)更加完善化。
(3) 現(xiàn)場安裝并測試電器設(shè)備是否符合相關(guān)標準，通過一定的測試和分析，達到目標要求，從而對設(shè)計編寫說明書等相關(guān)說明。
5 滾筒鏈傳動設(shè)計和計算
5.1?傳動方案確定
在機械設(shè)計書中可以了解到傳動的形式一般為帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動。每一個傳動方案都有著不同的優(yōu)點與缺點。
1）鏈傳動是由鏈條和鏈輪組成，它們之間基本不會產(chǎn)生彈性變化，得到的傳動比也比較可靠，適合液壓叉車的要求；
2）因為鏈傳動能夠在高低溫等惡劣環(huán)境下工作，所以它的使用范圍也比較廣泛。
3）鏈傳動與帶傳動一樣，都能夠在中心距很長的場合使用，而且安裝簡單，維護也方便。
結(jié)合以上三種傳動方式的優(yōu)缺點，只有鏈傳動合適手動液壓叉車。
5.2 鏈傳動敘述
設(shè)計采用的鏈傳動由鏈條、鏈輪、鏈輪軸等組成。
鏈傳動布置方案如下圖3.1，4.2所示：
圖3.1 鏈傳動布置方案
圖3.2 鏈傳動設(shè)計圖
從上圖3.1，3.2中可以看出，鏈輪通過與軸承的過盈配合安裝在階梯狀的鏈輪軸兩端，軸承的軸向定位，內(nèi)側(cè)均依靠軸肩定位，外側(cè)使用彈性擋圈實現(xiàn)定位。
3.3 鏈條鏈輪設(shè)計
3.3.1 鏈輪設(shè)計
（1）鏈輪齒數(shù)確定
根據(jù)設(shè)計的需求暫取鏈輪齒數(shù)。
（2）鏈型號的確定
根據(jù)實際需求結(jié)合市面上常用鏈條型號，取鏈條型號為,鏈條極限拉伸載荷為q=31.1KN，為保證機械裝置的穩(wěn)定性，在設(shè)計中使用兩排鏈條。
（3）鏈輪相關(guān)尺寸計算
由上文分析可知，叉車傳動鏈條采用牌號為的規(guī)格，查表得節(jié)距，滾子直徑。
鏈輪分度圓直徑：
(3.1) 鏈輪在進行三維建模時，可以只畫一個齒的齒形，然后通過陣列得到鏈輪相關(guān)參數(shù)圖3.4。
圖3.3 鏈輪單個齒的齒形草圖
圖3.4鏈輪鏈齒的相關(guān)參數(shù)圖
對鏈輪的計算過程如下：
1）齒形部分
分度圓節(jié)距
(3.2) 齒頂圓直徑
(3.3)
齒根圓直徑
(3.4)
齒形半角
(3.5)
2）齒溝部分
齒溝圓弧半徑 (3.6)
齒溝半角 (3.7) 齒溝圓心到齒頂圓弧中心距離
(3.8)
e點至齒溝圓弧中心連線的距離
(3.9)
3）工作段
工作段圓弧中心坐標
(3.10)
工作段圓弧半徑
(3.11) 工作段圓弧中心角
(3.12)
工作段圓弧弦長
(3.13) 工作段直線部分長度
(3.14)
4）齒頂部分
齒頂圓弧中心的坐標
(3.15)
齒頂圓弧半徑
(3.16)
5）其余部分
齒側(cè)凸緣，齒寬。
（4）鏈輪結(jié)構(gòu)
因為鏈輪的齒頂圓直徑，外形尺寸小巧，因此采用實心結(jié)構(gòu)去制作鏈輪，結(jié)構(gòu)如圖4.5所示：
圖3.5 鏈輪結(jié)構(gòu)圖
（5）鏈輪的熱處理
鏈輪采用45鋼制作，其齒數(shù)小于等于25，熱處理工藝采用先淬火后回火，將其硬度提升到。
3.3.2 鏈條設(shè)計
（1）鏈節(jié)數(shù)確定
由上文分析，鏈條的牌號為其基本尺寸如下：節(jié)距，滾子直徑，設(shè)定鏈節(jié)數(shù)節(jié)。
（2）鏈條靜力學(xué)分析與強度校核
叉車正常工作時鏈條的運動速度，所傳遞的功率P為其所受載荷與速度的乘積，即，由于采用兩條鏈條，因此一根鏈條的負載，則。
鏈條運動速度,在此場合屬于低速運動，鏈條只有被拉斷的才會失效［14］，所以需要對鏈條進行靜力強度校核。
鏈條的靜強度安全系數(shù)S
(3.17)
式中：
--單排鏈的極限拉伸載荷；
m -- 鏈條使用數(shù)量；
--鏈條工作情況系數(shù)；
F -- 鏈的工作拉力。
所選鏈的極限拉伸載荷；采用兩個鏈傳動，即；根據(jù)其工作情況，查表選??；鏈的工作拉力，則
(3.18)
滿足強度要求。
（3）驗證鏈條速度
(3.19)
在預(yù)先設(shè)計的范圍內(nèi)。
（4）確定鏈條的潤滑方式
使用人工定期涂抹潤滑脂的方式進行潤滑。
8 軸的設(shè)計校核
8.1軸1的設(shè)計校核
軸1傳遞功率P1=2.2KW, 轉(zhuǎn)速n1=710r/min ；選用45鋼，查機械設(shè)計表14-2， 許用扭切力=30MPa
則最小軸頸
8.2 軸2的設(shè)計校核
軸2傳遞功率p2=2.1kw , 傳遞n2=200r/min ；選用45鋼，查機械設(shè)計表14-2， 許用扭切力=30MPa
則最小軸頸
8.3 重要軸的強度校核。
圓周力
法向力
已知作用在齒輪上的圓周力Ft=5678N =2045N, 軸向力=5978N, 齒輪的分度圓直徑d=34mm，作用在軸右端鏈輪上外力F=4500N, L=138mm， k=300mm
1）垂直面的反支撐力
2）水平面的支撐反力
3）F力在支點產(chǎn)生的反力
4) 繪垂直直面的彎矩圖
圖10. 彎矩圖
Fig 10 Moment diagram
5）繪水平面的彎矩圖
6）F里產(chǎn)生的彎矩圖
a-a截面F力產(chǎn)生的彎矩為：
7）求合成彎矩圖
考慮到最不利的情況，
8）軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
9）危險截面的當量彎矩
從上圖可以看出，a-a 截面最危險，其當量彎矩為
如認為軸的扭切應(yīng)力是脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)，代入上式可得
10）計算危險截面處軸的直徑
軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表14-1查得
由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表14-3查得 則有；
考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大5%，故d=1.05x16=17mm
8.4 軸承的計算
已知裝軸承處軸徑d=17mm，轉(zhuǎn)速n=200r/min，選用深溝球軸承6303，Cr=13500N
8.5 軸承載荷校核
對深溝球軸承，其徑向基本載荷
——載荷系數(shù)，查表8-15取=1
P——棟梁動載荷，N
——溫度系數(shù)，查表8-14得=1
——基本額定壽命，本機預(yù)設(shè)壽命=4000h
n——軸承轉(zhuǎn)速，r/min
——壽命指數(shù)，對球軸承=30
故在規(guī)定的條件下，6303軸承可用。
結(jié)論
本論文本著節(jié)省材料、成本低廉、安全簡易、效率高的原則，立足于水稻清選機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，依據(jù)目前的設(shè)計計劃和打算，著眼于水稻清選機的設(shè)計與研制，根據(jù)調(diào)查結(jié)果制定出技術(shù)攻關(guān)。在初步調(diào)查和分析過程中，我們將在技術(shù)路徑上進行技術(shù)突破，通過理論研究制定技術(shù)目標，并通過理論分析該方案的可行性。參考以往的水稻清選機技術(shù)關(guān)鍵思想，做出思維導(dǎo)圖然后逐項解決研究的主要內(nèi)容主要分為以下幾個方面。
(1) 水稻清選機國內(nèi)外調(diào)查；通過前期分期國內(nèi)外有關(guān)海藻清洗機機構(gòu)的技術(shù)方案，為接下來關(guān)鍵組件和設(shè)計的實驗研究提供性能基準。
(2) 水稻清選機的二維研究與設(shè)計；對海藻清洗機機構(gòu)工作關(guān)鍵部件設(shè)計，通過各工作部件設(shè)計,利用二維建模的方式將機械裝置樣機呈現(xiàn)出來，通過建模的方式則可以直觀的看出樣機的整體結(jié)構(gòu)裝配方式，根據(jù)機體結(jié)構(gòu)，為以下設(shè)計提供科學(xué)和理論可行性依據(jù)。
(3) 水稻清選機的測試及其優(yōu)化設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計和樣機設(shè)計；根據(jù)前面機械裝置的進料裝置，傳動裝置，驅(qū)動裝置，收集裝置，通過技術(shù)攻關(guān)，接下來就是以設(shè)計技術(shù)思想為核心，理論思路是指導(dǎo)樣機設(shè)計的前提，并根據(jù)樣機的實際情況進行適當?shù)母倪M。本著節(jié)省材料、成本低廉、安全簡易、高效率的五大原則繼續(xù)為產(chǎn)品做可行性方案。
本設(shè)計著手于設(shè)計的水稻清選機自動化程度高，使用壽命長，考察市場上已有的水稻清選機械裝置，設(shè)計一款具有清選效率高高效率和這兩大問題都兼顧的水稻清選裝置具有相當大的挑戰(zhàn)，只有堅持以實踐檢驗結(jié)果為標準，理論基礎(chǔ)為指導(dǎo)，以目前市場上已有的的機械裝置基礎(chǔ)支撐，才可能實現(xiàn)課題目標。本課題本著以最大化的價格合理、操作安全簡便、效率高的原則，著眼于水稻清選機械裝置的設(shè)計與研制，努力設(shè)計出滿足清選程度高的要求，降低了人工使用程度，同時降低了能耗，優(yōu)化了機械使用壽命，提高了效率。
鑒于研究能力有限，水稻清選機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和等一些關(guān)鍵性因素還有待進一步提升。未來希望可以更好的學(xué)習(xí)有關(guān)的知識，將水稻清選機械裝置與智能化控制方向結(jié)合，使水稻清選機械裝置相關(guān)產(chǎn)業(yè)朝著更好的方向邁進一步。
參考文獻
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