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前 言 紅棗的分選是紅棗的進(jìn)入流通領(lǐng)域的一個(gè)重要環(huán)節(jié),直接關(guān)系到紅棗的生產(chǎn)的效益。 在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的今天,異地銷售、大宗農(nóng)產(chǎn)品交易和農(nóng)產(chǎn)品國(guó)際貿(mào)易等均離不開標(biāo) 準(zhǔn)化。而紅棗的分選就是實(shí)現(xiàn)紅棗的商品標(biāo)準(zhǔn)化的最基礎(chǔ)的一步。我國(guó)是紅棗的生產(chǎn)大國(guó), 但絕大部分紅棗的來(lái)源于農(nóng)村集體和個(gè)體種植戶,其品質(zhì)差別很大,加上采摘及運(yùn)輸過程 中不同程度的損傷等影響,給紅棗的分選工作帶來(lái)一定的困難。尤其是在出口的紅棗的當(dāng) 中,由于大部分沒有經(jīng)過嚴(yán)格的分級(jí)處理,致使出口價(jià)格偏低,每年的經(jīng)濟(jì)損失上億美元。 目前我國(guó)的紅棗的分選工作多由人工完成,缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)率低且分選精度不穩(wěn) 定。采用微機(jī)控制的機(jī)電一體化設(shè)備來(lái)代替人工作業(yè),可以實(shí)現(xiàn)紅棗的分選的自動(dòng)化,有效 地提高分選效率和分選精度。因此,研究開發(fā)紅棗的采后的自動(dòng)化處理設(shè)備,對(duì)紅棗的進(jìn) 行分級(jí)篩選然后銷售或加工,是我國(guó)目前農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究的重要課題。本論文的研究主要以 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、建立在電腦同步系統(tǒng)控制的基礎(chǔ)之上,主要研究和設(shè)計(jì)了主要研究和設(shè)計(jì) 了紅棗智能分選機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)。具體研究?jī)?nèi)容如下: 1.設(shè)計(jì)制作了紅棗分選過程中的輸送裝置,輸送裝置采用鏈傳動(dòng)帶動(dòng)紅棗支撐滾子的 傳動(dòng)。 2.設(shè)計(jì)了紅棗分選過程中分選執(zhí)行系統(tǒng)。分選執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用杠桿式撬動(dòng)分選,能夠?qū)?現(xiàn)紅棗能夠快速準(zhǔn)確的被收集,并且要有良好的機(jī)械特性。 3.設(shè)計(jì)了紅棗的分選過程中從卸料到分選機(jī)構(gòu)的輸送裝置。 層疊式紅棗分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì) 目 錄 1.緒論 ...............................................................................................................1 1.1 選題的意義和目的 ....................................................................................................................1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................................1 1.3 存在問題 ....................................................................................................................................1 1.4 主要研究?jī)?nèi)容 ............................................................................................................................2 1.5 可行性分析 ................................................................................................................................2 2.紅棗分選機(jī)的主要組成及工作原理 ................................................................2 3 紅棗分選機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ............................................................................3 3.1 機(jī)體框架的設(shè)計(jì)及其上的組件布置 ........................................................................................3 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ........................................................................................................................3 3.2.1 電動(dòng)機(jī)和減速器的選擇 ...................................................................................................3 3.2.2 輸送鏈的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................4 3.3 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................................................................................5 4 軸選擇和校核 ..................................................................................................7 4.1 軸承的選擇 ................................................................................................................................7 4.2 軸的剛度校核 ............................................................................................................................7 4.3 軸的強(qiáng)度校核 ............................................................................................................................8 4.3.1 求垂直面的支承反力 .......................................................................................................8 4.3.2 求水平面的支承反力 .......................................................................................................8 4.3.3 F 力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 ...................................................................................................9 5.紅棗質(zhì)量的理論計(jì)算 ......................................................................................9 6 其它零部件 ...................................................................................................10 6.1 分選機(jī)支架的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................10 6.2 輸送帶的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................................10 6.3 輥?zhàn)虞斔偷脑O(shè)計(jì) ......................................................................................................................10 7 總 結(jié) ..............................................................................................................11 致 謝 ...............................................................................................................12 參 考文獻(xiàn) ..........................................................................................................13 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1.緒論 1.1 選題的意義和目的 當(dāng)前,棗產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展。從全球角度來(lái)看,中國(guó)棗產(chǎn)業(yè)的超強(qiáng)地位進(jìn)一步得到鞏固。 近年來(lái),我國(guó)棗樹面積和產(chǎn)量每年都以 10%以上的速度增長(zhǎng)。據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒統(tǒng)計(jì)資料,2003 年 我國(guó)棗產(chǎn)量為 171 萬(wàn)噸,估計(jì) 2008 年總產(chǎn)量可達(dá) 300 多萬(wàn)噸,面積約 150 萬(wàn)公頃,占全世界的 99%左右。正憑借其得天獨(dú)厚的自然條件優(yōu)勢(shì)打造中國(guó)和世界上最大的優(yōu)質(zhì)干棗生產(chǎn)基地,僅 阿克蘇地區(qū)就要在 3~5 年內(nèi)發(fā)展 10 萬(wàn)公頃棗樹;另外,北方的鮮食棗、貯藏加工和營(yíng)銷產(chǎn)業(yè)正在 崛起!但是,近年來(lái)一些發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)軍我國(guó)棗產(chǎn)業(yè)特別是棗加工業(yè)的勢(shì)頭正在顯現(xiàn)。 的地理位置,特別是南疆的地理位置,氣候干燥,降雨量少,晝夜溫差大,光照時(shí)間長(zhǎng), 熱量資源非常豐富,這些特殊的氣候環(huán)境都造就了紅棗的勝產(chǎn)。紅棗屬于耐旱作物,種植簡(jiǎn)單, 收益高又便于管理。近年來(lái),隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和人民生活水平的提高,國(guó)內(nèi)外紅棗的加工品 種越來(lái)越多,人們對(duì)紅棗的的品質(zhì)也有了更高的要求。但紅棗的加工工業(yè)卻沒跟上時(shí)代的步伐, 紅棗的很多加工環(huán)節(jié)還是傳統(tǒng)的手工作業(yè)。其重要原因是我國(guó)紅棗采后處理加工技術(shù)和加工設(shè)備 落后,而紅棗分級(jí)加工和分選是采后處理加工技術(shù)中的重要環(huán)節(jié),這一方面制約了紅棗產(chǎn)業(yè)的快 速發(fā)展,同時(shí)也阻礙了紅棗產(chǎn)品檔次的提高。為了提高紅棗的加工質(zhì)量和出品等級(jí),需要對(duì)紅棗 進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量分級(jí)和大小的分級(jí)。目前,我國(guó)具備先進(jìn)紅棗分選設(shè)備的企業(yè)很少,因此市場(chǎng)上 銷售的紅棗大多數(shù)依靠機(jī)械配合人工的方式實(shí)現(xiàn)分選。人工分選的主要缺點(diǎn)是:勞動(dòng)量大、生產(chǎn) 率低而且分選精度不穩(wěn)定;紅棗分選難以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確和無(wú)損壞制約了紅棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此 實(shí)行紅棗智能分選機(jī)機(jī)械化作業(yè)是紅棗發(fā)展的一種必然趨勢(shì)。利用智能機(jī)械化作業(yè)來(lái)分選紅棗大 大提高了紅棗產(chǎn)品的質(zhì)量、降低了人工分選作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高了生產(chǎn)率分選精度。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前可用于紅棗類圓形水果分選的方法有篩子分選法、回轉(zhuǎn)帶分選法、輥軸分選法、滾筒式 分選法等。篩子分選法采用的是振動(dòng)原理,果品易損壞,因此不宜采用?;剞D(zhuǎn)帶分選法的工作方 式是將水果置于兩條分離帶之間,若果徑小于兩帶之間的距離,水果便從中落下。由于兩條選果 帶之間的距離沿水果運(yùn)行方向不斷增大,使不同尺寸的水果落在下方相應(yīng)的輸送帶上,該方法從 結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)、簡(jiǎn)單、故障少,但分選精度不高。輥軸分選法分選較為準(zhǔn)確,但從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn) 較為復(fù)雜,機(jī)器成本較高。滾筒式分選法其分選裝置主要由喂料機(jī)構(gòu)、V 型槽導(dǎo)果板、分選滾筒、 接果盤及傳動(dòng)系統(tǒng)組成。此分選裝置機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,對(duì)水果損傷小、成本較低、分選精度和效率較高, 適用于球形和近似球形物料的分選,在國(guó)外應(yīng)用較廣。為減少果實(shí)碰撞, 提高好果率, 有的分級(jí) 機(jī)是利用浮力、振動(dòng)和網(wǎng)格相配合的辦法進(jìn)行分級(jí)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是避免了果實(shí)間的互相碰撞, 在分級(jí)的同時(shí)可對(duì)果實(shí)進(jìn)行清洗和消毒作業(yè)。 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 對(duì)于我國(guó)紅棗產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀,從全球的角度來(lái)看,中國(guó)紅棗產(chǎn)業(yè)的超強(qiáng)地位進(jìn)一步鞏固。近年 來(lái),我國(guó)的紅棗面積和產(chǎn)量都在以 10%以上的速度增長(zhǎng)。隨著我國(guó)紅棗種植面積的擴(kuò)增和產(chǎn)量的 提高,在國(guó)內(nèi)紅棗主要產(chǎn)區(qū)涌現(xiàn)一大批紅棗加工企業(yè)。層疊式紅棗分級(jí)機(jī)在紅棗的加工系統(tǒng)也有 應(yīng)用,主要是為了更好的更細(xì)致的分選紅棗,分選效果還還以。紅棗分選的目的就是為了實(shí)現(xiàn)更 好、均勻的分級(jí)。層疊式紅棗分級(jí)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)多層的排列,分選流暢,分選大小均勻。從分選的 效果來(lái)看,分選的大小沒有太大的問題,主要問題是在喂料時(shí)紅棗的質(zhì)量,比如霉?fàn)€,漿口等因 素影響紅棗分選品質(zhì)。 國(guó)外研究現(xiàn)狀 相比較中國(guó)的大面積的種植和加工,外國(guó)的種植和生產(chǎn)規(guī)模雖然不大,但是加工技術(shù)成熟。 國(guó)外紅棗加工技術(shù)已經(jīng)能夠進(jìn)行多項(xiàng)深加工,并且自動(dòng)化水平較高。國(guó)外的紅棗加工技術(shù)可以加 工棗酒,棗飲料,棗醋,棗粉等等。紅棗分級(jí)機(jī)是紅棗加工的第一步,為了保證紅棗后期的加工 比如脫核,烘干,榨汁順利進(jìn)行,紅棗的分級(jí)起著重要的作用。所以國(guó)外在紅棗的分級(jí)機(jī)上的技 術(shù)是很先進(jìn)的 1.3 存在問題 紅棗的加工機(jī)械有紅棗清洗機(jī),紅棗風(fēng)干機(jī),紅棗分級(jí)機(jī)等等。 國(guó)內(nèi)的紅棗分級(jí)機(jī)的分選水 平還是比較高的。國(guó)內(nèi)在分選的過程中,通過不斷的摸索和實(shí)踐在紅棗的分選上也有一些新的想 法和創(chuàng)新,對(duì)于實(shí)現(xiàn)紅棗更優(yōu)質(zhì)的分級(jí)提供了可靠的保證。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 1.4 主要研究?jī)?nèi)容 針對(duì)目前紅棗的分選機(jī)械研究方面存在的問題,本設(shè)計(jì)主要研究設(shè)計(jì)了紅棗的智能分選機(jī)機(jī) 械部分的設(shè)計(jì),在電腦同步控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上通過對(duì)紅棗的重量的綜合檢測(cè)和分析,從而達(dá)到 對(duì)紅棗大小的分選。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括紅棗輸送機(jī)構(gòu)、分選部分機(jī)械系統(tǒng)、稱重模塊的設(shè)計(jì)及研 制。具體研究?jī)?nèi)容如下:1)紅棗智能分選機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要包括紅棗的輸送翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、分 級(jí)卸料裝置等的設(shè)計(jì)及研制。2)稱重試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)。包括稱臺(tái)的設(shè)計(jì) 3)紅棗從卸料到分選過程 中的輸送器械的設(shè)計(jì)。本課題擬解決的關(guān)鍵問題是設(shè)計(jì)稱重模塊及紅棗的分選機(jī)機(jī)械系統(tǒng),在同 步控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上完成輸送線上紅棗的動(dòng)態(tài)位置的實(shí)時(shí)檢測(cè)和連續(xù)跟蹤,及紅棗的大小重量、 紅棗的等級(jí)和紅棗的位置信息的正確配準(zhǔn)。從而最終將紅棗按大小重量的不同進(jìn)行等級(jí)劃分。 1.5 可行性分析 了解和知道紅棗的特點(diǎn)和外觀形狀,要考慮到不同大小紅棗的需求,為紅棗的優(yōu)質(zhì)分級(jí)做準(zhǔn)備。 層疊式分級(jí)每一級(jí)的所涉及層疊的間距尺寸,根據(jù)紅棗的大致形狀擬定每一層?xùn)艡谥g的間距。層 疊式分級(jí)機(jī)機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮的因素: (1) 機(jī)構(gòu)的用電耗能。 (2) 機(jī)構(gòu)的層面振動(dòng)頻率,工作的負(fù)荷。 (3) 機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)的安全性,平穩(wěn)性,持久性。 (4) 機(jī)構(gòu)的安全調(diào)速范圍以及振動(dòng)的劇烈程度。 (5) 分級(jí)的流利和分級(jí)的準(zhǔn)確性。 (6) 分級(jí)機(jī)構(gòu)在工作時(shí)的可靠性,安全性。 (7) 系統(tǒng)的操作和維修的難易程度。 (8) 紅棗分級(jí)機(jī)構(gòu)的總體成本。 紅棗在上料時(shí)喂料要均勻,可以提高工作效率高,振動(dòng)的目的是將紅棗精確分級(jí),要求執(zhí)行 的機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn),均勻。以滿足分選級(jí)別的需求。分級(jí)機(jī)構(gòu)要適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求,保證正常的 工作。還要重點(diǎn)考慮分級(jí)機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境,工作負(fù)荷以及工作效率。 重點(diǎn)研究 (1)如何更好更均勻的實(shí)現(xiàn)喂料。 (2)分級(jí)過程中每一層的間距大小。 (3)每一個(gè)層面的平面往復(fù)振動(dòng)的頻率以及速度的可調(diào)節(jié)性。 (4)喂料的重量與分級(jí)機(jī)構(gòu)的工作負(fù)荷相關(guān)性。 (5)每一層的工作任務(wù)量和工作時(shí)間的一致性。 本課題所涉及的關(guān)鍵問題是分選的問題。因紅棗自身的特點(diǎn)的不同,品種的不同,直徑的不 同。本課題針對(duì)各種紅棗的種類以及尺寸進(jìn)行分析研究。在本課題中加入振動(dòng)機(jī)構(gòu),以提高在分 級(jí)中得工作效率和分選質(zhì)量。為了保證分級(jí)的準(zhǔn)確性和可調(diào)節(jié)性,在每一層的兩側(cè)面預(yù)留出和分 級(jí)柵欄粗細(xì)的空間,柵欄可以在預(yù)留的空間中滑動(dòng),根據(jù)不同的紅棗尺寸調(diào)節(jié)分級(jí)的間距。在降 低成本方面首先通過組裝想辦法,盡量用較少種類的部件生產(chǎn)更多種類的組合件。其次是優(yōu)化生 產(chǎn)流程,降低生產(chǎn)損耗,降低人工設(shè)備成本。最后采用新工藝,降低材料動(dòng)力的使用。在選擇分 級(jí)柵欄的時(shí)候盡量選擇質(zhì)量輕,價(jià)格適中的合金材料。為了使安裝方便,在安裝方面盡量減少齒 輪的使用,在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的時(shí)候盡量對(duì)一些重要的參數(shù)要計(jì)算準(zhǔn)確,有焊接的部位要保證焊接的牢 固性 研究紅棗的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。在紅棗喂料的過程中盡量保證喂料的均勻性??紤]到紅棗的品種 和大小的不同,要精確的計(jì)算每一級(jí)的間距以及每一層?xùn)艡诘拈g距。在分選時(shí)采用振動(dòng),要采用 工作穩(wěn)定,工作效率高的電機(jī)。所選用的電機(jī)要時(shí)也要考慮喂料的質(zhì)量。保證電機(jī)的正常工作。 2.紅棗分選機(jī)的主要組成及工作原理 該分選機(jī)主要由紅棗輸送機(jī)構(gòu)、分選機(jī)械系統(tǒng)、稱重模塊組成。分選紅棗的重量范圍 10g- 50g,橫徑大約范圍為 30mm-50mm,紅棗輸送速度為 0.38m/s。分選機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示: 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 2-1 紅棗分選機(jī)的工作原理圖 1、 入料斗 2、鏈條 3、軸承座 4、鏈輪 5、 彈性擋圈 6、 減速器 7 、帶輪 8、 電動(dòng) 機(jī) 9、 緊固螺栓 10、紅棗收集箱 紅棗的支承滾子和紅棗的分選杠桿都安裝在循環(huán)輸送鏈上,并隨輸送鏈一起向前運(yùn)動(dòng)。輸送鏈的 鏈節(jié)距為 31.75mm,相鄰滾子之間的間距為兩個(gè)鏈節(jié)距,即為 63.5 mm。滾子呈雙錐凹形,紅棗支承 在兩個(gè)相鄰滾子之間,分選杠桿則正好處于紅棗的的正下方。在圖像采集區(qū)域設(shè)置有光照箱,滾子下 面還設(shè)置有摩擦帶。當(dāng)滾子在摩擦帶上滾動(dòng)時(shí),紅棗就一面在滾子上翻轉(zhuǎn)滾動(dòng),一面隨滾子和輸送鏈 一起向前輸送,層疊式紅棗分級(jí)機(jī)總共分為三級(jí),每一級(jí)的分級(jí)桿之間的間距不同。根據(jù)紅棗一般的 大小情況確定紅棗分級(jí)杠桿的間距。第一級(jí)分級(jí)杠桿間距為 30mm,第二級(jí)分級(jí)杠桿間距為 40mm,第 三級(jí)分級(jí)杠桿間距為 50mm。通過電機(jī)帶動(dòng)鏈輪,鏈條傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)紅棗大小分選。前面的分級(jí)杠桿間距小, 最后的分級(jí)杠桿間距大。機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中采用鏈傳動(dòng),每一級(jí)都有相應(yīng)的一條傳送鏈,在兩級(jí)相接 處有兩個(gè)鏈輪,內(nèi)側(cè)的鏈輪與下一級(jí)的內(nèi)側(cè)鏈輪相連。保證整個(gè)機(jī)器的側(cè)面在一個(gè)平面。紅棗分級(jí)落 入相應(yīng)的紅棗收集箱內(nèi)。 3 紅棗分選機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 紅棗分選機(jī)機(jī)械系統(tǒng)主要由機(jī)體框架、傳動(dòng)系統(tǒng)、水果輸送翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、分級(jí)卸料裝置和稱重 臺(tái)等組成。主要作用是為整個(gè)分選系統(tǒng)提供支承和安裝基礎(chǔ),并完成水果的上料、輸送、翻轉(zhuǎn)、 重量檢測(cè)和分級(jí)卸料過程。 3.1 機(jī)體框架的設(shè)計(jì)及其上的組件布置 機(jī)體框架為分選機(jī)的所有其他部件提供安裝和支承基礎(chǔ)。分選系統(tǒng)的主要尺寸為 2400mm×300 mm×1000 mm。沿著輸送鏈輸送方向,自從動(dòng)鏈輪一側(cè)開始,在輸送鏈上依次布置 圖 3-1 紅棗分選機(jī)布置示意圖 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、鏈輪和一條封閉的循環(huán)輸送鏈組成。循環(huán)輸送鏈布置在與 地面垂直的平面內(nèi),在輸送鏈緊邊的下面設(shè)置有支承導(dǎo)板,以保持輸送鏈緊邊處于水平狀態(tài),從 而為紅棗的、輸送、圖像采集、重量大小檢測(cè)以及分級(jí)卸料提供一個(gè)包括圖像采集區(qū)、重量大小 檢測(cè)區(qū)和分級(jí)卸料區(qū)三部分的水平工作表面。傳動(dòng)系統(tǒng)主要采用三級(jí)傳動(dòng):電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器輸 入軸為第一級(jí),減速器輸入、輸出軸之間為第二級(jí),減速器輸出軸驅(qū)動(dòng)輸送鏈主動(dòng)輪為第三級(jí)。 第一級(jí)采用聯(lián)軸器傳動(dòng);第二級(jí)就采用標(biāo)準(zhǔn)的圓柱齒輪傳動(dòng);第三級(jí)由于轉(zhuǎn)速較低(減速器輸出 軸轉(zhuǎn)速約為 60 r/min)采用鏈傳動(dòng)。 3.2.1 電動(dòng)機(jī)和減速器的選擇 進(jìn)過查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》和相關(guān)資料,確定鏈輪的轉(zhuǎn)速為 50-70r/min,選擇 60r/min,確定鏈輪所 需功率為 1.5KW,符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為:查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第 167 頁(yè)表 12-1 可知有: 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 表 3-1 電動(dòng)機(jī)的類型 方案 電動(dòng)機(jī) 型號(hào) 額定功率 kw同步轉(zhuǎn)速 minr滿載轉(zhuǎn)速 inr電動(dòng)機(jī)質(zhì)量 kg參考價(jià) 格 傳動(dòng)裝 置 傳動(dòng)比 1 Y90S-2 1.5 3000 2840 22 5.00 47 2 Y90L-4 1.5 1500 1400 27 3.48 23 3 Y100L-6 1.5 1000 940 25 2.22 15 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸,質(zhì)量,價(jià)格以及傳動(dòng)比,可見第二種方案比較合適,因 此選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是 Y90L-4。 該電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸如下表 3—2: 表 3-2 電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸 確定總的傳動(dòng)比: 由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 =1400r/min 和工作機(jī)的主軸的轉(zhuǎn)速 n=60r/min,可得傳動(dòng)裝置mn 的總的傳動(dòng)比是: (3-1) 236014?ia 由于傳動(dòng)比為 23,大于 8,故初步選擇減速器為展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器,由于該類型減 速器 , ,故確定減速器的 、 分別為 5、3.2。??215.~3ii?1 1i2 減速器選用 JZQ 型系列減速器,型號(hào)為 JZQ200,速比為 23。由于電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑為 24mm,故選擇減速器高速軸的直徑為 24mm,此時(shí)低速軸的直徑為 30mm。 3.2.2 輸送鏈的設(shè)計(jì) 試驗(yàn)臺(tái)輸送機(jī)構(gòu)采用帶附件的雙節(jié)距大滾子輸送鏈鏈條,在附件上安裝水果支承滾子組件。 水果放置在相鄰的兩個(gè)滾子上,水果分選杠桿的正上方,并隨輸送鏈條一起向前輸送。 (1)輸送鏈鏈條型號(hào)的選擇 由于輸送鏈主要是傳遞運(yùn)動(dòng),而不是傳遞動(dòng)力,所受阻力只有鏈條與導(dǎo)板間的摩擦力和鏈條 在鏈輪上轉(zhuǎn)彎時(shí)的慣性力,所以對(duì)鏈條的載荷要求較小,所以選擇 A 系列雙節(jié)距大滾子輸送鏈, 由于鏈條在輸送過程中,鏈條滾子可在支承導(dǎo)板上滾動(dòng),從而減少摩擦和磨損。 通過查閱有關(guān)資料,最終選擇了 C210H 型 A 系列雙節(jié)距大滾子輸送鏈鏈條,其結(jié)構(gòu)和具體參 數(shù)如圖 3-2 和表 3-3 所示 表 3-3 鏈條型號(hào)的選擇 (2)輸送鏈附件的選擇 紅棗在輸送過程中,隨紅棗支承滾子組件一起運(yùn)動(dòng),而紅棗支承滾子組件又隨著輸送鏈條一 起運(yùn)動(dòng)。為了在輸送紅棗的同時(shí)檢測(cè)紅棗的重量,紅棗支承滾子組件與輸送鏈鏈條之間必須是鉸 接安裝,且能夠繞著平行于輸送鏈鏈條運(yùn)動(dòng)方向的縱向水平軸在垂直于鏈條運(yùn)動(dòng)方向的豎直平面 內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng),從而在組件的另一端通過稱重傳感器檢測(cè)組件重量,進(jìn)而可以判斷出紅棗的等級(jí)。 中心高 外形尺寸 地腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 90 335×180×190 125×140 10 50×24 8 節(jié)距 P(mm) 滾子直 徑 d1 (mm) 內(nèi)鏈板 內(nèi)節(jié)寬 度 b1 銷軸直 徑 d2(mm) 銷軸長(zhǎng) 度(mm b4 內(nèi)鏈板 高度 h2 鏈板厚 度 (mm) 抗拉強(qiáng)度 KN C210H 12.7 7.6 3.76 2.036 8.7 6.03 1.6 8.72 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 同時(shí),紅棗分選執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用杠桿式撬動(dòng)分選,紅棗分選杠桿也必須能夠繞著平行于輸送鏈條運(yùn) 動(dòng)方向的轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。所以,為了安裝紅棗支承滾子組件和紅棗分選杠桿組件,必須在輸送鏈 的每個(gè)鏈節(jié)處提供一個(gè)平行于輸送鏈條運(yùn)動(dòng)方向的縱向水平軸。為此選用 A2 型雙節(jié)距直板輸送鏈 附件,其結(jié)構(gòu)如圖 3-3 所示,具體參數(shù)如表 3-4 所示。在 A2 型附件上再安裝一個(gè) U 型支架,在支 架上安裝所需的縱向水平軸. 表 3-4 鏈條參數(shù)的選擇 ANSI 鏈號(hào) 節(jié)距 P(mm) 兩安裝孔 中心距 g (mm) 中心孔距鏈條中 心線距離 f(mm) 平臺(tái)高度 h4 (mm) 安裝孔直徑 d4 (mm) C210H 31.75 11.9 15.9 11.1 3.3 所以,最終選擇 C210H 型雙節(jié)距大滾子輸送鏈和 A2 型節(jié)距直板輸送鏈附件作為該傳動(dòng)系統(tǒng)的 輸送鏈條。 (3)輸送鏈鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 3-2 所示。 圖 3-2 鏈條結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3.3 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 輸送鏈鏈條型號(hào)的選擇 由于輸送鏈主要是傳遞運(yùn)動(dòng),而不是傳遞動(dòng)力,所受阻力只有鏈條與導(dǎo)板間的摩擦力和鏈條在鏈 輪上轉(zhuǎn)彎時(shí)的慣性力,所以對(duì)鏈條的載荷要求較小,所以選擇 A 系列雙節(jié)距大滾子輸送鏈,由于 鏈條在輸送過程中,鏈條滾子可在支承導(dǎo)板上滾動(dòng),從而減少摩擦和磨損 (1)鏈輪公差 查文獻(xiàn)[8]表 13-16 與表 13-19 有: 齒表面粗糙度: a6.3Rm?? 齒根圓極限偏差 量柱測(cè)量距極限偏差: 由于: ,查文獻(xiàn)[8]表 13-6 有:上偏差 0,下偏差-0.25。125fd 量柱測(cè)量距:查文獻(xiàn)[8]表 13-17 得, (3-1909cos6.4cos7.2.1RMdmZ?????? 2) 式中: —量柱直徑, ,量柱的技術(shù)要求為:極限偏差為:上偏差+0.01,下偏差dRr 0;表面粗糙度 ;表面硬度為:55--60HRC。a.m? 鏈輪孔和根圓直徑之間的跳動(dòng)量: 不能超過 fx{08 +,0.15}=. 軸孔到鏈輪齒側(cè)平直部分的端面跳動(dòng)量: 不能超過 fa.9d.4m 孔徑:H8 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 齒頂圓直徑:h11 齒寬:h14 (2)選擇鏈輪齒數(shù) 取傳動(dòng)比為 i=1 參照鏈速和傳動(dòng)比查文獻(xiàn)[11]表 8-2-5 取 Z1=21 (3)選擇大鏈輪齒數(shù) =iz1=1×21=21<120 故合理2 (4)確定計(jì)算功率 已知鏈傳動(dòng)工作平穩(wěn),設(shè)計(jì)功率為: (3-3)41.301.8???mkZpAd 式中:P—傳遞功率 KW —工況系數(shù),查文獻(xiàn)[11]表 11-3,取 =1.0Ak A —鏈輪齒數(shù)系數(shù),查文獻(xiàn)[12]表 13-13,取 =1.114z zk 多排鏈系數(shù),查文獻(xiàn)[12] 表 13-14,取?m 0.1?m (5)鏈條節(jié)距選用 根據(jù)設(shè)計(jì)功率 (取 = )和小鏈輪轉(zhuǎn)速 ,由文獻(xiàn)[11]表 11-1 選用 40A 號(hào)鏈條,查表pdp?n 11-1 節(jié)距 P=63.50 (6)驗(yàn)算鏈輪輪轂孔徑 max3134kkd???1060d 式中: —由支承軸的設(shè)計(jì)確定 kd —鏈輪輪轂孔的最大許用直徑,查文獻(xiàn)[11]表 11-4 得 =310mmmax maxkd 故鏈輪輪轂孔徑滿足設(shè)計(jì)要求。 (7)計(jì)算鏈輪尺寸 圖 3-3 鏈輪的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 分度圓的直徑: mm (3-4)06.42)1/80sin(5.63)/180sin( ???ozpd 齒頂圓直徑: mm75.468.395.2.max ??????rd 齒根圓直徑: mm.94?rf 分度圓的弦齒高: (3-5)mpzhra 2..0.63)218.5.0(.)8.0625.(?? (8)初定中心距 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 51108.962xdm??737?68(0)3.24x???????????? 取: 12.4m?? 則可得中心距: 213813()4axd22180(763.5)180m????2466.4..4??? (9)鏈條長(zhǎng)度及鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù) 鏈長(zhǎng): 8012Lxxm? 鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù): (3-29..7p 6) 圓整成偶數(shù)節(jié),取 630 節(jié)。? (10)實(shí)際中心距 由文獻(xiàn)[11]表 8-2-5 有 ,通常, 。'a??(0.2.4)aa?? 因中心距可調(diào),取 ,則 0.44'13'8.1879.m??4265026350a (11)鏈速 (3-17.n4/./60pzVs??? 7) 屬于低速傳動(dòng)。 (12)有效圓周力 (3-10.713854pFNV?? 8) (13)作用于軸上的拉力 對(duì)于傾斜傳動(dòng)有: (3-(1..20)1.381596.2QAKF???? 9) (14)潤(rùn)滑方式 根據(jù) p=12.7mm、 v = 由文獻(xiàn)[11]圖 8-2-4 查出宜用油刷或油壺人工定期潤(rùn)滑。.54m/s 4 軸選擇和校核 4.1 軸承的選擇 軸兩端由軸承固定在機(jī)架上。根據(jù)軸受力和軸徑的不同,,本設(shè)計(jì)選用的軸承是:深溝球軸 承 已知此處軸徑 ,所以選內(nèi)徑為 40mm 的軸承,在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中選擇深溝球軸承;d40? 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 查表 6-1,選擇型號(hào)為 6008 GB/T276—1994 的軸承。另一處已知軸徑為 ,所以選內(nèi)徑md40? 也為 40mm 的軸承,選擇型號(hào)也為 6008 GB/T276—1994 的軸承。所選的軸承基本參數(shù)如下:[12] 軸承外徑:B =15mm,D=68mm 基本額定動(dòng)載荷:C =16.2KNr 4.2 軸的剛度校核 軸的材料:軸的材料主要是碳剛和合金剛。由于碳剛比合金剛價(jià)格便宜,對(duì)應(yīng)力集中的敏感 性較低,同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度,所以本設(shè)計(jì)采用 45 號(hào)剛作為軸的材料。調(diào)制處理。 軸的扭矩計(jì)算 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩: T = = (4-dmdnp950NM46.2510?? 1) 式中: 為電動(dòng)機(jī)額定功率, 為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速dp 主軸輸入轉(zhuǎn)矩: (4-1235.4620.96.7084.5Ti N??????? 2) 為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率根據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書參考表 1 初選1 9.? 為軸承的傳動(dòng)效率初選2 8.3 為內(nèi)外磨的傳動(dòng)效率初選3 9604? 根據(jù)要求,軸要滿足下列條 軸的強(qiáng)度條件: (4- ][53.2.7.533 ?? ???MPadWT 3) 式中: 為軸的切應(yīng)力,MPa;T 為轉(zhuǎn)矩,N.mm; 為抗扭截面系數(shù), ; 為許用扭切應(yīng)TW3m][? 力,MPa. 表 4-1 常用材料的 值和 C 值][? 軸的材料 Q235,20 35 45 40Cr,35SiMn][? 12-20 20-30 30-40 40-52 C 160-135 135-118 118-107 107-98 該軸的材料為 45 號(hào)鋼,則滿足強(qiáng)度條件,軸是安全的。 軸的剛度計(jì)算 (4- ][689.035.10.824.73244 ???? ?????radGTlIlP 4) 式中:T 為轉(zhuǎn)矩; 為受轉(zhuǎn)矩作用的長(zhǎng)度, mm;G 為材料的切變模量,MPa;d 為軸徑,mm;l 為軸截面的極慣性距。 , ,故軸是安全的。PI][?? 4.3 軸的強(qiáng)度校核 已知:軸的結(jié)構(gòu)如下頁(yè)圖。L=224mm,K=128.5 mm 齒輪的嚙合力: 圓周力:F = N (4-5)t 2.45.70321??d 徑向力:F = F =2445.22× =910.01N (4-6)rt?an0tan 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 法向力: =2445.22/cos20°=513.06 N (4-7)?costnF? 4.3.1 求垂直面的支承反力 N (4-8)35.29417.5821??LrV F = F —F =294.35 Nvrv 4.3.2 求水平面的支承反力 F =F = N (4-9)H12 7.80.6t 4.3.3 F 力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 F = N (4-10)3.145.3??LK F =F+ F =6486.3 N21 外力 F 作用方向與帶傳動(dòng)的布置有關(guān),在尚未確定具體布置前, 可按最不利情況考慮。 5.紅棗質(zhì)量的理論計(jì)算 由于所設(shè)計(jì)的稱臺(tái)長(zhǎng)度能同時(shí)支承兩個(gè)滾子,而兩個(gè)滾子上面正好容納一個(gè)紅棗,滾子、紅 棗、滾子軸及滾子軸支架等會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)于 o 點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩(如圖 3-7 所示) 。所以,稱重傳感器所 稱的總重量應(yīng)為一個(gè)紅棗和兩個(gè)滾子及附件(滾子軸及滾子軸支架等)相對(duì)于鏈條的轉(zhuǎn)矩在稱重 傳感器上的等效重量與稱臺(tái)的重量之和。 受力分析如上圖所示。稱重模塊各部分在自重的作用下產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)于 o 點(diǎn)的力矩,用 M 表 示。其力臂的大小分別設(shè)為 , , ,即各部分的重心到通過 o 點(diǎn)的垂直線的距離。由合力矩定1l23l 理可得, (5-)()()(50400GMG?? 1) 又有力矩計(jì)算公式得, (5-2250 41320)()(lGl?? ) 式中: ——滾子、滾子軸及滾子軸支架作用在稱臺(tái)上的等效重力 2G ——滾子軸支架所受的重力3 ——滾子軸所受的重力4 ——滾子所受的重力5 又由力矩平衡得, (5-)()(00GM? 3) 其中, 3002)(l? 式中: ——紅棗所受的重力G ——紅棗作用在稱臺(tái)上的等效重力0 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 設(shè)兩稱重傳感器所稱的總重量為 w kg,則有:20mw?? 式中: ——紅棗的等效質(zhì)量 ——承臺(tái)質(zhì)量1 ——滾子、滾子軸及滾子軸支架在稱臺(tái)上的等效質(zhì)量2 其中,紅棗支撐滾子所用的材料為尼龍 6,取密度為 1.14g/cm3。其他各部分選用材料為 45 號(hào)鋼,密度為 7.85g/cm3。經(jīng)計(jì)算: 稱臺(tái)的質(zhì)量 =1.083 kg1m 滾子軸支架的質(zhì)量 =0.0783 kg3 滾子軸的質(zhì)量 =0.0517 kg4 滾子的質(zhì)量 =0.495 kg5 而 =39 mm, =104.3 mm, =144.3mm1l2l3l 求解以上各式可得, kgwm)92.1(8.?? 式中:m——紅棗的質(zhì)量 由于稱重是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程,由沖擊等各方面影響使得所測(cè)數(shù)據(jù)變化較大,可采取多次試驗(yàn)取 平均值的方法可找出所測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際重量之間的關(guān)系,最后測(cè)得數(shù)據(jù)證號(hào)為紅棗的重量值。 6 其它零部件 6.1 分選機(jī)支架的設(shè)計(jì) (1)支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 考慮到軸的安裝,故機(jī)體壁的一邊從和軸中心上下分成兩半,軸裝上以后,用一個(gè)端蓋通過 螺栓連接再連接到一起。為減少機(jī)體的重量,故只在與軸配合的地方,增加厚度,其他的地方用 薄壁板進(jìn)行加工。支架安裝在分選機(jī)右側(cè),滾子處于懸起狀態(tài)。支架尺寸為:2800 mm×100mm×1000mm。 (2)支架材料的選擇 為防止生銹,故整個(gè)機(jī)體均采用通用的不銹鋼型號(hào) SUS304 進(jìn)行制造,這樣也能保證機(jī)體有足 夠的強(qiáng)度和硬度。 6.2 輸送帶的設(shè)計(jì) 由于用于紅棗的輸送,則輸送帶類型選用平帶輸送。 為了后面分選機(jī)構(gòu)的精確分選,前面的輸送裝置必須將紅棗在輸送帶上的分布面積擴(kuò)大,所 以帶寬應(yīng)選擇較大帶寬,即平帶設(shè)計(jì)尺寸為:4000mm×1000mm。帶輪直徑為 640mm。支架設(shè)計(jì)尺 寸為:2000mm×1200mm×1500mm。 帶結(jié)構(gòu)選棉帆布普通輸送帶,輸送帶型號(hào)為 CC-56,規(guī)格及技術(shù)參數(shù)見表 6-1: 表 6-1 織物輸送帶的規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 輸送帶 型號(hào) 扯斷強(qiáng)度 (N/mm) 每層質(zhì)量 (kg/ )3m 每層 厚度 mm 伸長(zhǎng)率 (定負(fù)荷) (%) 帶寬 范圍 mm 層數(shù)范 圍 棉帆布 CC-56 56 1.5 1.36 1.5~2 1000 3 平帶輸送的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 6-1: 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 6-1 平帶輸送的結(jié)構(gòu)示意圖 1 支架 2 帶輪 3 帶 6.3 輥?zhàn)虞斔偷脑O(shè)計(jì) 根據(jù)查找《機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》相關(guān)內(nèi)容,輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)選用 GZT9 轉(zhuǎn)軸無(wú)動(dòng)力式圓柱形長(zhǎng)輥輸 送機(jī),其相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)如表 6-2: 表 6-2 長(zhǎng)輥輸送機(jī)技術(shù)參數(shù) 輥?zhàn)虞斔?機(jī)型式 輥?zhàn)又睆?D(mm) 輥?zhàn)娱L(zhǎng)度 l(mm) 機(jī)架長(zhǎng)度 L(mm) 輥?zhàn)娱g距 P 輸送機(jī)高度 H 輸送速度 m/s GZT9 50 1000 5000 100 800 0.125 根據(jù)紅棗輸送的工作環(huán)境,輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的輥?zhàn)舆x用碳鋼制造。 7 總結(jié) 了解國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,參考大量文獻(xiàn)及輔導(dǎo)老師幫助的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出了紅棗智能分選機(jī)機(jī) 械部分的內(nèi)容。主要結(jié)論如下: (1)根據(jù)紅棗外形的各方面因素,制定出了分選機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案,并根據(jù)方案制作完 成了紅棗智能分選機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)。通過理論計(jì)算表明,機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行正常,滿足預(yù)期設(shè)計(jì)要求。 (2)設(shè)計(jì)制作了紅棗分選過程中的輸送裝置,輸送裝置采用鏈傳動(dòng)帶動(dòng)紅棗支撐滾子的傳動(dòng)。 (3)設(shè)計(jì)了紅棗分選過程中分選執(zhí)行系統(tǒng)。分選執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用層疊式分選,能夠?qū)崿F(xiàn)紅棗能夠快 速準(zhǔn)確的被收集,并且要有良好的機(jī)械特性。 (4)設(shè)計(jì)了紅棗的分選過程中從卸料到分選機(jī)構(gòu)的輸送裝置。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 致 謝 首先感謝的是我的指導(dǎo)老師,設(shè)計(jì)是在張宏老師的悉心指導(dǎo)下完成的。他無(wú)論是在資料的整 理,還是在設(shè)計(jì)的畫圖等各個(gè)方面都給予了我大量的指導(dǎo)和幫助,在他的精心指導(dǎo)下,才使得我 的設(shè)計(jì)一步一步的有序的完成,同時(shí)也學(xué)到了許多書本上學(xué)不到的知識(shí),受益匪淺,特致以深深 的感謝。同時(shí)也要感謝學(xué)科組每一位老師們?cè)诎倜χ谐槌鰰r(shí)間對(duì)我的問題進(jìn)行了詳細(xì)的解答和指 導(dǎo),也給我提供了充足完備的條件和寶貴的學(xué)習(xí)交流機(jī)會(huì),而且在我沒有想到的方面還給予我詳 細(xì)的指導(dǎo),為我改進(jìn)設(shè)計(jì),提供了寶貴的建議,學(xué)生深表謝意。 大學(xué)四年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲,在此我想對(duì)我的母校,我的父母親人們,我的老師和同學(xué)們、 表達(dá)我由衷的謝意。感謝我的母校塔里木大學(xué)給了我在大學(xué)的本科四年深造機(jī)會(huì),讓我能繼續(xù)學(xué) 習(xí)和提高。塔里木大學(xué)四季如歌的校園,美麗如詩(shī)的風(fēng)景都深深的留在了我的記憶里。四年珍貴 的學(xué)習(xí)期間,讓我的知識(shí)體系更加完善,思想觀念更加成熟,整體素質(zhì)得到了極大的鍛煉。 “自強(qiáng) 不息,求真務(wù)實(shí)”的校訓(xùn)我將銘記于心,在未來(lái)的學(xué)習(xí)和工作中躬身踐行。 再次,感謝我的同學(xué)們,在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中得到了他們無(wú)私的幫助,以及許多啟發(fā)性的指導(dǎo)和建議。 在此向所有支持、關(guān)心、幫助我的人表示由衷的感謝!祝他們永遠(yuǎn)健康、幸福! 最后,感謝我的父母親人們對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的默默支持,使我能順利完成學(xué)業(yè)。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 參考文獻(xiàn) [1] 金農(nóng).我國(guó)棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2007.(01). 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