前 言
本文是以脫粒機(jī)利用釘齒滾筒如何工作來脫玉米粒為研究對(duì)象展開工作的，主要是對(duì)帶輪結(jié)構(gòu)﹑軸與軸承的結(jié)構(gòu)進(jìn)行的是設(shè)計(jì)計(jì)算。分析論證了各種影響脫粒的因素。進(jìn)而給出了玉米脫粒機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。
本文根據(jù)其機(jī)器的清選裝置的設(shè)計(jì)實(shí)際工作要求，從整體上分為喂入口和排出口﹑脫粒裝置、清選裝置﹑帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)幾個(gè)部分，介紹了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則和采取的一些措施，進(jìn)一步說明了滾筒的性能，特點(diǎn)。本文也有重點(diǎn)介紹了各組成部分的功能﹑特點(diǎn)等。
本文對(duì)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，逐步實(shí)現(xiàn)了入料﹑脫粒﹑出料一條生產(chǎn)線，保證脫粒的穩(wěn)定性。本文在后邊對(duì)脫粒機(jī)的各部分工作的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析論證，從穩(wěn)定性分析上確保了錘式滾筒穩(wěn)定工作的科學(xué)依據(jù)。
關(guān)鍵詞：滾筒；帶輪設(shè)計(jì)；減速器設(shè)計(jì)
目 錄
1概述 1
1.1課題背景 1
1.1.1本課題的技術(shù)參數(shù) 1
1.2本課題的研究意義 3
1.3本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段 3
2脫粒機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案選擇 4
2.1脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)組成部分與功能 4
2.2脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理概述 6
2.3脫粒機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輪廓 6
2.4脫粒機(jī)的的合理方案選擇與論證 6
2.5本章小結(jié) 8
3脫粒機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算過程及電機(jī)的選擇 9
3.2電機(jī)的選擇 16
3.3本章小結(jié) 16
4玉米脫粒機(jī)的可靠性設(shè)計(jì) 17
4.1脫粒滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性 17
4.2對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求 17
總 結(jié) 18
致 謝 19
參考文獻(xiàn) 20
工程概況
本文首先介紹了玉米脫粒機(jī)的理論基礎(chǔ)，并建立二維模型，以及三維模型。然后對(duì)每一個(gè)零件進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)主要由喂料斗、脫粒滾筒、機(jī)架、凹板篩、上蓋、出料斗、電機(jī)、減速器等組成。傳動(dòng)原理，是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，然后經(jīng)減速器連接主軸，完成傳動(dòng)。工作原理，玉米由入料口進(jìn)入，跟隨主軸做螺旋，滾動(dòng)與滑動(dòng)，脫粒錘擊打玉米實(shí)現(xiàn)脫粒，玉米粒從篩網(wǎng)漏出，玉米芯從排芯口排出，完成玉米脫離工作。
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1概述
1.1課題背景
1.1.1本課題的技術(shù)參數(shù)
1.主軸轉(zhuǎn)速：1000r/min
2.配用動(dòng)力：1.5KW
3.生產(chǎn)效率：1500kg/h
4.未脫凈率<1%
5.總損失率<1%
6.破碎率<2%
7.含雜率<1%
8.主機(jī)重量：20kg
9.外形尺寸（mm）：770*360*968
10.滾筒直徑：240mm
1.1.2課題發(fā)展現(xiàn)狀
玉米是世界三大糧食品種之一，為解決人類的溫飽問題起到很大作用。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)在我國(guó)占有相當(dāng)重要的地位。其中我國(guó)的玉米種植面積和玉米總產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)，位居世界第二位，在我國(guó)，玉米也是僅次于小麥的主要糧食作物。但有著十二億人口的中國(guó)土地資源卻略顯不足，這就要求在單位面積上的產(chǎn)量的提高，而產(chǎn)量不能無限制的增加。因而提高作物的收獲效率就成了重中之重。同時(shí)國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展也具有高度的重視，在這一點(diǎn)上，脫粒機(jī)的出現(xiàn)無疑把人們從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來，不僅為廣大農(nóng)民節(jié)省了不少費(fèi)用，更重要的是使收獲率上升到最佳狀態(tài)。時(shí)至今日，玉米仍然是全世界各國(guó)人民餐桌上不可或缺的食品：在“玉米的故鄉(xiāng)”墨西哥，“國(guó)菜”玉米餅的年消耗量達(dá)到1200萬噸之多，人們無論貧富貴賤都非常喜歡食用；在發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，玉米也被作為補(bǔ)充人體所必需的鐵、鎂等礦物質(zhì)的來源為人們廣泛食用。蘇格蘭的安德魯·梅克爾（一個(gè)安裝工的兒子），發(fā)明了第一臺(tái)成功的脫粒機(jī)。他的玉米脫粒機(jī)包含了許多天才人物在長(zhǎng)期的社會(huì)發(fā)展過程中作出的貢獻(xiàn)，是一項(xiàng)集社會(huì)大成的發(fā)明。在這以前若干世紀(jì)就有簡(jiǎn)單的脫粒機(jī)了。中國(guó)人用碾滾繞著圈碾玉米；羅馬人用下端有齒的重木錘來給玉米脫粒。蘇格蘭發(fā)明家們?cè)l(fā)明采用轉(zhuǎn)動(dòng)原理的連枷。揚(yáng)場(chǎng)機(jī)也采用了類似的原理。詹姆斯·梅克爾（安德魯?shù)母赣H），使蘇格蘭有了第一臺(tái)成功的揚(yáng)場(chǎng)機(jī)。他用木頭做了一個(gè)驅(qū)動(dòng)滾筒的結(jié)實(shí)機(jī)架，把耐用的布或皮子一條一條地固定在機(jī)架上。滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生風(fēng)，把穗子和莖稈吹走，剩下糧食。兒子無疑從父親那里得到了借鑒；在制造脫粒機(jī)時(shí)，安德魯采用了打麻機(jī)的原理，靠其速度對(duì)玉米束的作用，把玉米粒兒打下來。開始是用馬來帶動(dòng)機(jī)器，后來用蒸汽機(jī)，爾后蒸汽又為水力所取代。然而脫粒機(jī)在英國(guó)卻并不受歡迎（在美國(guó)較有用武之地），而且是19世紀(jì)30 年代的一次農(nóng)村騷亂的起因之一。冬天地里沒活兒的時(shí)候，對(duì)農(nóng)場(chǎng)的農(nóng)民們來說，在棚子里用連枷脫粒是整個(gè)冬天的活路，使他們聊以敷生，不至于討教區(qū)救濟(jì)?，F(xiàn)在脫粒機(jī)要改變這一切，是多么大的威脅！因此，脫粒機(jī)成了“卡普頓·斯溫”暴亂的主要攻擊目標(biāo)。這次暴亂于1830年在肯特開始鬧起來，很快地發(fā)展到產(chǎn)玉米的若干個(gè)縣。為了不讓把打場(chǎng)的棚子燒掉，許多農(nóng)民都把脫粒機(jī)搬到院子里，讓鬧事的人們破壞。雖然這次暴亂遭到了無情鎮(zhèn)壓，脫粒機(jī)的推廣卻放慢了；東英吉利的許多農(nóng)民，直到19世紀(jì)末葉還在使用連枷。連枷在劍橋郡稱為“窮棒子”，因?yàn)檗r(nóng)民曾跟教區(qū)官員達(dá)成妥協(xié)，讓失業(yè)農(nóng)民在棚子下用連枷脫粒。在19 世紀(jì)后半期，大多數(shù)脫粒工作都是用“脫粒滾筒”來作?！懊摿L筒”最初是用一臺(tái)小型蒸汽機(jī)來驅(qū)動(dòng)，后來改用牽引機(jī)驅(qū)動(dòng)。
脫粒機(jī)是用于對(duì)小麥、水稻、玉米、高粱、大豆及其它雜糧等作物進(jìn)行脫粒作業(yè)的重要收獲機(jī)械，在我國(guó)廣大農(nóng)村使用十分廣泛。脫粒機(jī)在我國(guó)生產(chǎn)使用已有數(shù)十年的歷史，目前據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)生產(chǎn)各類脫粒機(jī)的企業(yè)約有２００余家，年產(chǎn)量在３０萬臺(tái)左右。脫粒機(jī)是實(shí)施生產(chǎn)許可證的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品之一，截止１９９７年底，己領(lǐng)取生產(chǎn)許可證的企業(yè)數(shù)為１４６家。生產(chǎn)企業(yè)遍布全國(guó)各地，其中，以長(zhǎng)江以北的麥類產(chǎn)區(qū)分布較多，產(chǎn)量較大，尤其山東、河南、河北、江蘇四省生產(chǎn)以脫麥為主的脫粒機(jī)企業(yè)較多，每省有３０家左右。東北地區(qū)主要是生產(chǎn)以脫玉米、豆類及雜糧為主的脫粒機(jī)。在長(zhǎng)江以南的地區(qū)，大都為生產(chǎn)人工踩踏或動(dòng)力帶動(dòng)的梳刷式水稻脫粒機(jī)。在西南、西北等地也有一些以生產(chǎn)水稻、小麥類脫粒機(jī)為主的企業(yè)，雜糧類脫粒機(jī)占有較小比例。
生產(chǎn)脫粒機(jī)的企業(yè)，大都為中小型企業(yè)，尤以小型企業(yè)所占比例較大，其企業(yè)經(jīng)濟(jì)性質(zhì)多為國(guó)有和集體企業(yè)，但鄉(xiāng)鎮(zhèn)和個(gè)體企業(yè)也為數(shù)不少，也有少數(shù)的大型生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)脫粒機(jī)，但脫粒機(jī)產(chǎn)品不是該企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品。目前生產(chǎn)脫粒機(jī)的企業(yè)大致可分為三種類型：一是有較好的工藝和工裝設(shè)備條件，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)注重研究市場(chǎng)需求動(dòng)態(tài)，人員素質(zhì)和管理水平都較高的企業(yè)，生產(chǎn)批量較大，年產(chǎn)量均在１萬臺(tái)以上，有的高達(dá)３萬臺(tái)。這些企業(yè)是生產(chǎn)脫粒機(jī)的骨干企業(yè)。如河北邱縣機(jī)械廠是國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)脫粒機(jī)數(shù)量最大的企業(yè)之一，１９９７年的年產(chǎn)量近４萬臺(tái)，１９９８年在２．７萬臺(tái)左右。湖北佳華機(jī)械有限公司是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)水稻脫粒機(jī)數(shù)量最大的企業(yè)之一，年產(chǎn)量約在２萬臺(tái)以上。二是生產(chǎn)脫粒機(jī)歷史雖然很長(zhǎng)，但近幾年產(chǎn)品型號(hào)、管理水平和生產(chǎn)規(guī)模變化不大，僅占領(lǐng)部分市場(chǎng)份額的老企業(yè)，其生產(chǎn)批量多在幾千臺(tái)左右。三是生產(chǎn)條件較差、人員素質(zhì)低、管理水平不高的一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)或個(gè)體企業(yè)，雖然每個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)批量不是很大，有的產(chǎn)量?jī)H為幾百臺(tái)，甚至幾十臺(tái)，但這類企業(yè)占有相當(dāng)?shù)臄?shù)量。從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和類型來看，目前脫麥類的簡(jiǎn)式脫粒機(jī)機(jī)型占領(lǐng)了大部分市場(chǎng)份額，半復(fù)式脫粒機(jī)占有少量比例，復(fù)式脫粒機(jī)產(chǎn)量則很少。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大都為十幾年一貫制的老產(chǎn)品。近幾年隨著市場(chǎng)需求的變化，一些企業(yè)開始研制出一些新機(jī)型或改進(jìn)型脫粒機(jī)，頗受用戶青睞，如山西晉城市西巷農(nóng)機(jī)廠１９９８年新研究成功的與農(nóng)用三輪車配套的裝袋式簡(jiǎn)式脫粒機(jī)，一上市就受到農(nóng)民的歡迎，具有較好的市場(chǎng)前景。
水稻用脫粒機(jī)在南方水稻產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)銷售較多，但仍以簡(jiǎn)易的動(dòng)力帶動(dòng)或人工踩踏的梳刷式滾筒脫粒機(jī)較多，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平均未有較大的突破。玉米、豆類及其它雜糧類脫粒機(jī)近幾年己開始進(jìn)入市場(chǎng)，此類機(jī)具在東北地區(qū)發(fā)展較快。
1.1.3國(guó)內(nèi)外在該現(xiàn)狀上的研究分析
改革開放讓中國(guó)成為舉世矚目的農(nóng)業(yè)制造大國(guó)，但作為為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)提供命脈重要支柱的農(nóng)業(yè)，中國(guó)農(nóng)業(yè)裝備機(jī)械所存在的自主創(chuàng)新能力弱、對(duì)外依存度高、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)等問題也越來越凸顯出來。
目前，我國(guó)最好的玉米脫粒機(jī)是5TY—32型，該設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)體??；采用獨(dú)立的脫粒方法，脫粒干凈，玉米棒芯整體拋出，無需清洗，顆粒破碎率低，生產(chǎn)效率高，是全國(guó)唯一不打碎玉米幫芯的設(shè)備。
當(dāng)前，雖然我們也取得了不小的進(jìn)步，但與發(fā)達(dá)資本主義國(guó)家相比，還有很大的差距，這只是邁出的一小步，要想成為名副其實(shí)的工業(yè)大國(guó)，必須要以農(nóng)業(yè)為基石。只有這樣，才能加快進(jìn)入社會(huì)主義進(jìn)程。
1.2本課題的研究意義
經(jīng)過此課題的設(shè)計(jì)，掌握脫粒機(jī)的工作原理，以及連桿偏心輪裝配互動(dòng)實(shí)現(xiàn)脫粒的機(jī)能。且通過控制脫粒錘與壁的距離大小及柵孔的大小保證脫離率。從而可實(shí)現(xiàn)系列化設(shè)計(jì)并保證設(shè)計(jì)原理的正確性。
1.3本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段
1.3.1主要研究?jī)?nèi)容
⑴小型玉米脫粒機(jī)的主要參數(shù)的確定
⑵主要設(shè)計(jì)零件的計(jì)算
⑶繪出一部分零件的零件圖
⑷校核重要零件的受力情況
⑸繪出玉米脫粒機(jī)的裝配圖
1.3.2采用的研究手段
采用理論計(jì)算和實(shí)際勘測(cè)相結(jié)合的設(shè)計(jì)過程完成本課題。
2脫粒機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案選擇
2.1脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)組成部分與功能
2.1.1滾筒的組成與功能
⑴脫粒滾筒
軸流式脫粒裝置主要由滾筒、凹板（包括分離篩）、導(dǎo)板和蓋等部分組成。工作時(shí)，作物由滾筒的一端喂入（順著滾筒軸向或徑向喂入），隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)，作物貼著凹板與蓋（或罩）組成的圓筒內(nèi)弧面作螺旋運(yùn)動(dòng)。沿著滾筒軸線方向流過脫粒裝置。谷粒、潁殼、碎秸、碎葉等谷?；旌衔镌跐L筒離心力的作用下同時(shí)由凹板篩孔（或分離篩孔）落下，秸草則由滾筒的另一端（軸向或徑向）排出。大部分生長(zhǎng)成熟、飽滿的谷粒在滾筒前半段脫下分離，一些生長(zhǎng)不好和不太成熟的谷粒到后半段才被脫下,后半段滾筒還把其余混在碎秸里的谷粒分離出來。因作物在脫粒裝置內(nèi)的時(shí)間長(zhǎng)（約2-3秒），能充分的進(jìn)行分離，故比傳統(tǒng)使用的切流式脫粒裝置脫凈率高，而且有可能把脫粒調(diào)整的柔和些。使受損傷的的谷粒減少。但碎秸桿多，脫粒消耗的功率也相應(yīng)較大。軸流式滾筒脫粒裝置可以不再設(shè)置其他專用的分離機(jī)構(gòu)即可滿足作物脫粒后的分離的技術(shù)要求。因此在同樣等級(jí)的聯(lián)合收割機(jī)上以通過能力計(jì)，比傳統(tǒng)的脫粒裝置加鍵式逐稿器要高。軸流式滾筒脫粒裝置配無級(jí)變速驅(qū)動(dòng)裝置可以適應(yīng)脫水稻、玉米、小麥、大豆等多種作物。
脫粒滾筒軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為軸流滾筒式，滾筒上脫粒錘按多頭螺旋排列。軸長(zhǎng)640mm。轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)為：1000r/min.。
?滾筒轉(zhuǎn)速。滾筒上安裝有脫粒錘，滾筒的作用是帶動(dòng)擊打錘轉(zhuǎn)動(dòng)，擊打錘推動(dòng)玉米果穗作螺旋運(yùn)動(dòng)。滾筒轉(zhuǎn)速由滾筒外緣線速度決定，滾筒外緣線速度是以保證不損傷玉米籽粒為前提條件，由資料數(shù)據(jù)獲得。但滾筒外緣線速度不能過低，否則會(huì)影響生產(chǎn)率。根據(jù)數(shù)據(jù)，確認(rèn)線速度值在3.2～3.9m／s之間最佳。
?滾筒直徑。滾筒直徑由凹板直徑?jīng)Q定，并且保證脫粒滾筒外徑與凹板留有90～1O0mm的間隙。根據(jù)實(shí)際功率負(fù)荷計(jì)算扭矩，確定軸徑。
?滾筒脫粒錘。脫粒錘有規(guī)律地安裝在滾筒軸上，其作用是撥動(dòng)玉米穗沿滾筒軸作復(fù)雜運(yùn)動(dòng)(玉米穗本身既滾動(dòng)又滑動(dòng)，同時(shí)沿滾筒軸作不規(guī)則螺旋運(yùn)動(dòng))，也推動(dòng)玉米穗向排芯口方向移動(dòng)。擊打錘寬度：脫粒錘設(shè)計(jì)比較寬，范圍一般為30～50mm，目的是工作時(shí)使玉米穗接觸面較大，避免點(diǎn)接觸產(chǎn)生對(duì)玉米穗的局部壓力集中損傷玉米籽粒。
④滾筒脫粒段長(zhǎng)度。滾筒脫粒段長(zhǎng)度是決定脫粒質(zhì)量的重要參數(shù)，滾筒過短影響脫凈率；滾筒過長(zhǎng)，會(huì)增加功率消耗及制造成本。由網(wǎng)上得知，用籽粒含水率為20％左右(籽粒含水率高相對(duì)較難脫粒)的玉米穗做試驗(yàn)，脫粒段長(zhǎng)度一般應(yīng)為凹板直徑的3.5倍左右。
2.1.2帶輪的選用
⑴帶輪的材料
帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用的材料牌號(hào)為HT150或者為HT200；轉(zhuǎn)速比較高的時(shí)候采用鑄鋼（或者用鋼板沖壓后焊接而成）；小功率時(shí)可以用鑄鋁或者塑料。
⑵帶輪傳動(dòng)
帶傳動(dòng)是由緊固件連在主動(dòng)軸上的帶輪（主動(dòng)輪）、固連于從動(dòng)軸上的帶輪（從動(dòng)輪）和緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶組成的。當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的摩擦（或嚙合），便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞一定的動(dòng)力。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，在機(jī)械中被廣泛應(yīng)用。
鑒于帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和在應(yīng)用中的廣泛性，選擇帶傳動(dòng)為玉米脫粒機(jī)傳遞動(dòng)力。
在一般的機(jī)械傳動(dòng)中，應(yīng)用最廣泛的是V帶傳動(dòng)。V帶的橫截面呈等腰梯形，V帶輪上也做出相應(yīng)的輪槽。傳動(dòng)時(shí)帶只和輪槽的兩個(gè)側(cè)面接觸，即以兩側(cè)面為工作面。根據(jù)槽面摩擦的原理，在同樣的張緊力下，V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)等產(chǎn)生更大的摩擦力。這是V帶傳動(dòng)性能上最主要的優(yōu)點(diǎn)。再加上V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)緊湊，以及V帶多以標(biāo)準(zhǔn)化并大量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，因而V帶傳動(dòng)的應(yīng)用比平帶傳動(dòng)應(yīng)用廣泛的多。所以綜合以上V帶種種的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)際操作的可行性，V帶傳動(dòng)是最佳的選擇。
設(shè)計(jì)帶輪時(shí)應(yīng)該滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高的時(shí)候要求經(jīng)過動(dòng)平衡，輪槽工作表面要精細(xì)加工（表面粗糙度要求一般比較高點(diǎn)，以減少帶的磨損，各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布比較均勻。
2.1.3其他零部件的結(jié)構(gòu)與功能
⑴喂入口和排出口的設(shè)計(jì)
為保證玉米穗順利喂入而不堵塞滾筒，料斗底板應(yīng)可以有一定的斜度；也可以沒有，因?yàn)樗梢酝ㄟ^控制呈螺旋式旋轉(zhuǎn)的釘齒尺寸調(diào)整進(jìn)而達(dá)到和有斜度的滾筒能實(shí)現(xiàn)一樣的效果。 軸流式滾筒式脫粒裝置的喂入口和排出口設(shè)置在徑向位置時(shí)，其設(shè)計(jì)原理與切流式脫離裝置基本相同。根據(jù)需要也可配置喂入輪和逐稿輪。在現(xiàn)有的一些脫粒機(jī)上，喂入口寬約400-500mm，排出口寬約300mm。有的脫粒裝置上的排出口寬度可以調(diào)節(jié)，用來改變作物的脫粒時(shí)間，以適應(yīng)不同作物需要。穗軸排出口與子粒排出口的配置應(yīng)保持一定的距離，以免穗軸于子?；祀s。軸流式滾筒上方的頂蓋與凹板鑲接組成圓筒行的脫粒室。圓柱形軸流滾筒的頂蓋內(nèi)壁應(yīng)有螺旋線導(dǎo)向板，用以控制作物軸向移動(dòng)的速度。導(dǎo)向板的螺旋升角約為20度到50度，升角過大導(dǎo)向板起不到軸向?qū)偷淖饔茫魑镆诇?、積聚、使秸草破碎嚴(yán)重。導(dǎo)向板高度一般為50-70mm.喂入量大、作物層厚、導(dǎo)向板高度取最大值。導(dǎo)向板與滾筒間隙大多為10-15mm，間隙過大，作物軸向流動(dòng)不暢，使生產(chǎn)率降低，甚至可能發(fā)生堵塞。間隙太小，碎秸草多，功率消耗大，作物濕度較大時(shí)還易引起堵塞。因作物層沿軸向逐漸變薄，滾筒與導(dǎo)向板的間隙也可沿軸方向由大變小，以提高脫粒分離的效果。
在徑向喂入作物的軸流滾筒式脫粒裝置上，喂入口段內(nèi)的導(dǎo)向板必須將喂入的作物導(dǎo)送到喂入口寬度以外，避免使作物回帶到喂入口前，使喂入口不均勻或產(chǎn)生滾筒堵塞。徑向排草的軸流滾筒上，最后一塊導(dǎo)向板的位置應(yīng)使脫粒過的喂草能導(dǎo)送至排出口位置，或伸入排出口段內(nèi)100-150mm，以免排草不暢。相臨的導(dǎo)向板應(yīng)前后重疊配置，重疊量約50mm。
2.2脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理概述
脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)主要由喂料斗、脫粒滾筒、機(jī)架、凹板篩、上蓋、出料斗、電機(jī)、減速器等組成。
本次設(shè)計(jì)的玉米脫粒機(jī)其工作原理為電機(jī)經(jīng)減速器變速后皮帶輪傳動(dòng),玉米果穗進(jìn)入進(jìn)料箱，皮帶輪帶動(dòng)脫粒滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，在脫粒區(qū)內(nèi)果穗沿脫粒滾筒軸做螺旋滾動(dòng)與滑動(dòng)，在此過程中果穗之間、果穗與脫粒錘之間進(jìn)行充分碰撞，籽粒被擊打下來；脫掉的籽粒穿過柵格凹板篩排出主機(jī)，通過前、后溜板沿出料口排出；全部脫掉籽粒的玉米芯沿軸線方向被推送到排芯口排出機(jī)外，即完成整個(gè)脫粒過程。
2.3脫粒機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輪廓
圖2-1脫粒機(jī)輪廓圖
2.4脫粒機(jī)的的合理方案選擇與論證
脫粒滾筒和凹板結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇
在滾筒上影響脫粒性能的主要是滾筒的線速度而非角速度，當(dāng)其保持不變，凹板弧長(zhǎng)也固定時(shí)，試驗(yàn)表明，在喂入量較小時(shí)小直徑滾筒凹板的谷粒分離率隨喂入量的增加而急劇下降。大直徑者其分離率與小直徑的相仿；但當(dāng)喂入量增大時(shí)分離率能保持較高的值，因此，大直徑滾筒的分離率較穩(wěn)定。
紋桿滾筒的直徑多為450－600mm，個(gè)別的達(dá)800mm。我國(guó)部頒標(biāo)準(zhǔn)，直徑尺寸系列為400、450、550、600mm，紋桿數(shù)在D≤450mm時(shí)M＝6；D＝500－550m時(shí)M＝8，D≥600mm時(shí)M＝10。至于滾筒直徑對(duì)作業(yè)的影響可由以下試驗(yàn)結(jié)果說明之，下圖所示，如果α＝1200，脫粒速度＝32.5m/s保持不變時(shí)，則
⑴當(dāng)D由550mm增到1265mm時(shí)，可使脫粒和分離性能加強(qiáng)（如分離性能增強(qiáng)30%左右），生產(chǎn)率也相應(yīng)地提高（由4kg/s提高到7kg/s）。
⑵當(dāng)喂入量和其他條件不變，滾筒的阻力矩M隨D（由500逐級(jí)增達(dá)800mm）值而增大，但在650mm后就平緩下來（圖2-2）。由于角速度下降，所需功率反而減少。如以D＝800與600相比，可降低13％。這是由于莖稿的彎曲等變形能量消耗隨凹板曲率而變小所致。
圖2-2 每米滾筒長(zhǎng)度的阻力矩.功率耗用和滾筒直徑的關(guān)系
綜上所述，通過放大滾筒直徑比放大凹板弧長(zhǎng)提高分離率，它既可保持凹板包角不變，不致破壞總體配置，又可以不使單位喂入量的功率耗用增加多少，甚至有所降低；同時(shí)，其分離率比較穩(wěn)定，受喂入量的變化較少，所以放大滾筒直徑是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效途徑。
脫粒裝置凹板的通過性能對(duì)于聯(lián)合收獲機(jī)的生產(chǎn)率和工作質(zhì)量有很大關(guān)系。如果凹板分離率很高，逐稿器的分離負(fù)荷減少，因而分離損失也可減少。凹板分離率主要取決于凹板弧長(zhǎng)及凹板的有效分離面積。當(dāng)脫粒速度增加時(shí)，凹板分離
率也相應(yīng)提高。凹板弧長(zhǎng)增加脫凈率增高，但弧長(zhǎng)達(dá)到一定值后再增大時(shí)，脫凈率就增加得極為有限，而莖稈和谷粒的破碎反倒增高。
凹板的通過性能對(duì)分離率有直接的影響，故應(yīng)提高凹板的有效分離面積，但如過頭，谷粒中的含雜率激劇增加不利于清選，凹板的強(qiáng)度也會(huì)削弱，故一般柵格狀凹板篩孔面積占總面積的百分?jǐn)?shù)（又稱活篩面）為45－75％，谷粒分離率可達(dá)80－90％?，F(xiàn)有凹板弧長(zhǎng)為350－700mm，包角為100°－1200，少數(shù)可達(dá)150°－1800。
紋桿滾筒式脫粒裝置的脫粒功率主要隨作物喂入量而定，但也與作物品種、濕度、谷草比以及喂入方式、凹板結(jié)構(gòu)尺寸等有關(guān)，一般情況下紋桿滾筒脫粒小麥所需的單位功率約3－3.8KW／kg/s。在用大滾筒時(shí)可能降低一些。把紋桿滾筒作為雙滾筒脫粒裝置之一使用時(shí)，此值應(yīng)略減。紋桿滾筒功率波動(dòng)較大，設(shè)計(jì)時(shí)常取最大功率為平均功率的1.5－2倍。
2.5本章小結(jié)
本章具體的說明了脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)，各部分部件的功能及其使用特點(diǎn)。進(jìn)而以此達(dá)到合理選用最佳各部分零件。使脫粒機(jī)能完成任務(wù)書所要求的功能，精度。達(dá)到了本次課題的目的。
3脫粒機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算過程及電機(jī)的選擇
3.1各部分的校核（注釋：本章查表來源于機(jī)械設(shè)計(jì)）
3.1.1V傳帶的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)已知電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y90L-2，額定功率為2.2kw，轉(zhuǎn)速N1=2840r/min，經(jīng)減速器減速為=2000/min，傳動(dòng)比i=2，二班制工作，載荷變化較大，工作環(huán)境惡劣。確定設(shè)計(jì)功率，由表8.8查得工作情況系數(shù)Ka=1.5，則Pd=KaP=1.51.5=2.25kw選取帶型。根據(jù)P.n.由圖8.91查取，選A型帶。
(2)確定帶轉(zhuǎn)的基準(zhǔn)直徑，根據(jù)表8.4薦用最小基準(zhǔn)直徑.可選小帶輪直徑為=50mm。則大帶輪直徑為/mm=i =250=100mm，根據(jù)表7.3取=100mm，其傳動(dòng)比誤差小于5%，故可用。
(3)驗(yàn)算帶的速度：
V/（m/s）==3.14502000601000=5.23
注：V
計(jì)算v帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
/mm=2a°+π/2×(+)+(-)4a=2120+3.142150+(100-50)
=480.5mm。
由表8.2選取v帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度為L(zhǎng)=630mm，由式<8.23>計(jì)算實(shí)際中心距a:
a/mm=a+(L-L)2=128+(630-480.5)2=202.5mm
(6)計(jì)算小輪包角。由式<8-25>得：
=180°-(-)a57.3°=180°-(100-50）12057.3°=156.14°
(7)確定v帶根數(shù)。根據(jù)式(7.23)計(jì)算帶的根數(shù)z。由表8.4查取單根v帶所能傳遞的功率P=1.66kw。由式(8-19)計(jì)算功率增加p，由表8.2查得k=0.772510
由表8.5查得k=1.1373，
故得p/kw=k(1-k)=0.7725102000(1-1∕1.1373)=0.24
由表8.8查得：k=0.88，由表7.2查得：k=0.96，則帶的根數(shù)：
Z=P∕(p+p)kk=2.25∕(2.08+0.2640.960.88）=0.98,取z=1根
(8)計(jì)算除拉力。由表8.3查得m=0.1kg/m，由式<8-11>得初拉力：
F/N=500pZ{(2.5-k)k+mv
=5002.2525.231.5+0.15.23=163.8
(9)計(jì)算作用在軸上的壓力。由式8.25得：
Q/N=2ZFsina/2=22163.8sin72.795=574.9
3.1.2軸的校核
⑴選擇軸的材料
因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理
⑵初算軸徑
對(duì)于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸直徑，查表15-1得，C=106—118，考慮到軸端轉(zhuǎn)矩比彎矩小，故取C=118.
則d∕mm=C=118=20
考慮鍵槽的影響，取d∕mm=201.5=30
⑶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
?軸承部件得結(jié)構(gòu)形式：為了方便軸承部件的裝拆，此機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。因傳遞功率小，發(fā)熱小，估計(jì)軸不會(huì)伸長(zhǎng)，故軸承部件的③從d處開始設(shè)計(jì)。軸段①，在上邊計(jì)算d就是軸段①的直徑。
即d =15mm,長(zhǎng)度為19mm.
軸段②，在確定軸段②的直徑時(shí)，應(yīng)考慮到密封圈的尺寸方面，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，可選用氈圈油封JB/ZQ4606—1986中的軸徑為20mm,則軸徑②的直徑d=20mm.
?軸承與軸段③及軸承⑥，考慮到滾筒傳遞玉米棒時(shí)有軸向力，故軸承類型選用角接觸球軸承。軸段③上安裝軸承，其直徑應(yīng)便于軸承安裝，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。現(xiàn)在暫取軸承型號(hào)為7208C,查軸承手冊(cè)，內(nèi)徑d=25mm,外徑D=47mm,寬度B=12mm，故取軸段③的直徑d=25mm.
通常同一軸上的兩個(gè)軸承取得型號(hào)相同，故軸段的直徑d=40mm,軸段④的長(zhǎng)度與軸承寬度相同，故取L=24mm.
?軸段④上的軸徑應(yīng)略微大于軸段③，故取d=27mm,L=24mm.
④機(jī)體與軸段②③⑥的長(zhǎng)度：軸段②③⑥的長(zhǎng)度L﹑L﹑L除與軸上零件有關(guān)外，還與機(jī)體及軸承蓋等零件有關(guān)。為了避免與不動(dòng)機(jī)體相碰，應(yīng)取H=15mm。為了補(bǔ)償機(jī)體的鑄造誤差，軸承應(yīng)深入軸承座孔內(nèi)適當(dāng)距離，以保持軸承在任何時(shí)候都能座落在軸承座孔上，為此取軸承上靠近機(jī)體內(nèi)壁的端面與機(jī)體內(nèi)壁的距離△=5mm。為保證擰緊上下軸承座連接螺栓所需扳手空間，軸承座應(yīng)有足夠的寬度C=50mm。根據(jù)軸承7208C的外圈直徑，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查的軸承蓋凸緣厚度e=5mm。為避免帶輪與不動(dòng)的軸承蓋連接螺栓相碰，即應(yīng)有足夠的間距K,可取K=20mm。軸段②﹑③﹑⑥的長(zhǎng)度就隨之確定下來，即：
L/mm=B+△+H+2=18+5+15+2=40
L/mm=(C-B-△)+e+K=(50-18-15)+10+20=57
L/mm=(H+△)-10=10
進(jìn)而，軸、的支點(diǎn)及力點(diǎn)間的跨距也隨之確定下來了，7208C軸承力作用點(diǎn)距外環(huán)寬邊18.2mm，取該點(diǎn)為支點(diǎn)。取滾筒中間的軸段④的中間為力作用點(diǎn)，則可得跨距L=104.2,L=121.8mm,L=121.8mm。
⑤鍵連接選用平鍵。
軸的受力分析
T/(N×mm)=9.55×10=9.55×10×=14325
圓周力： F/(N)===447.65
徑向力： F(N)= Ftan=447.65×tan20°=162.93
軸向力： F(N)===476.38
(1) 畫軸的簡(jiǎn)圖(下圖)。
圖3-1
(2）計(jì)算支撐反力。
在水平面上
R/N==18.89
R/N=F-R=162.93-18.89=144.04
在垂直平面上R=R===223.8,軸承I上的總支撐力R(N)===224.63
R(N)===266.17
(3)畫彎矩圖。
在水平面上
a—a剖面左側(cè)
M/(N·mm)=R·L=18.89×121.8=2300.80
a—a剖面右側(cè)
M′/(N·mm)=R·L=144.04×121.8=17544.07
在垂直平面上
M/(N·mm)=R·L=223.83×121.8=27262.49
合成彎矩
a—a剖面左側(cè)
M/(N·mm)= ==27359.40
a—a剖面右側(cè)
M/(N·mm)===31429.70
(4)畫簡(jiǎn)易軸轉(zhuǎn)矩圖（下圖）
圖3-2
⑸校核軸的強(qiáng)度
a—a剖面右側(cè)，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，應(yīng)力集中，故a—a剖面右側(cè)為危險(xiǎn)剖面。
由附表10.1，抗彎剖面模量
W/mm=0.1d-=0.1×64-=24155.7
抗扭剖面模量
W/mm=0.2d-=0.2×64-=50370.1
彎曲應(yīng)力：/MPa===1.13
/MPa==1.13
=0
扭曲應(yīng)力：/MPa===0.28
/MPa====0.14
對(duì)于調(diào)質(zhì)處理的45鋼，由表10.1查的=650MPa,=300MPa,=155MPa;由表10.1查的材料的等效系數(shù)=0.2，=0.1。
鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)，由附表10.4查得K=1.825,K=1.625
絕對(duì)尺寸系數(shù)，由附圖10.1查得=0.8，=0.76。
軸磨削加工時(shí)的表面加工質(zhì)量系數(shù)由附圖10.2查得=0.92
安全系數(shù)
S== =107.14
S===455.88
S===104.30
查表10.5得許用安全系數(shù)〔S〕=1.3—1.5,顯然S>〔S〕,
故a—a剖面安全。
對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù)=0.6，則當(dāng)量應(yīng)力/MPa===1.18
已知軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表10.1查得=650MPa,由表10.4查得〔〕=60MPa。
顯然，<〔〕,故軸的a—a剖面右側(cè)的強(qiáng)度滿足要求。
3.校核鍵的強(qiáng)度
V帶輪鍵連接的擠壓應(yīng)力
/MPa===6.49
取鍵軸的材料都為鋼，查表得〔〕=120—150MPa，顯然，<〔〕故強(qiáng)度足夠。
3.1.3校核軸承壽命
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查7208C軸承得C=26800N,C=20500N。
（1）計(jì)算軸承的軸向力。由表11.13查得7208C軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，則軸承Ⅰ.Ⅱ的內(nèi)部軸向力分別為
S/N=0.4F=0.4R=0.4×224.63=89.852
S/N=0.4F=0.4×266.17=106.468
S與A的方向相同，則
（S+A）/N=89.852+476.38=566.232
顯然，S+A>S,因此軸有右移趨勢(shì)，但由軸承部件結(jié)構(gòu)圖分析可知軸承Ⅱ?qū)⑹馆S保持平衡，但兩軸承的軸向力分別為
F/N=S=89.852
F/N=S+A=566.232
比較兩軸承的受力，因Fe
所以 X=0.44,Y=1.36
當(dāng)量動(dòng)載荷
P/N=XF+YF=0.44×266.17+1.36×566.232=887.2
（3）校核軸承壽命
L/h=()=()=136122.4
已知機(jī)器使用5年，兩班工作制，則預(yù)期壽命
L/h=8×2×300×5=24000
顯然，L遠(yuǎn)大于L，故軸承壽命很充裕。
3.2電機(jī)的選擇
根據(jù)電機(jī)的帶輪與主軸帶輪的直徑值可以得出帶的傳動(dòng)比為3.剛好在在V帶傳動(dòng)2-4之間，因?yàn)闈L筒的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)每分鐘，所以求出電機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)每分鐘。所選的電機(jī)為全封閉式結(jié)構(gòu)的電壓為220V。
==0.980.960.97=0.82
所以電動(dòng)機(jī)所需功率為P=P =1.50.82=1.84kw，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型,容量和轉(zhuǎn)速，由電機(jī)產(chǎn)品目錄或有關(guān)于手冊(cè)，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y90L-2,其主要性能如下表所示。
表3-1Y90L-2型電動(dòng)機(jī)的主要性能
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率/（kw）
滿載速度/(r/min)
起動(dòng)額定（轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩）
最大額定（轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩）
Y90L-2
2.2
2840
2.2
2.2
3.3本章小結(jié)
通過對(duì)各部分部件的選用及計(jì)算與校核，得出的結(jié)論完全符合且滿足各項(xiàng)安全指標(biāo)。從而進(jìn)一步確保了本次設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性與合理性。
4玉米脫粒機(jī)的可靠性設(shè)計(jì)
4.1脫粒滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性
現(xiàn)代化聯(lián)合收獲機(jī)的發(fā)展方向是在增大生產(chǎn)率的同時(shí)提高作業(yè)質(zhì)量。收獲的損失主要原因是脫粒不凈、谷粒破碎和分離不凈，而這些損失與脫粒滾筒和逐稿器的轉(zhuǎn)速波動(dòng)有密切的關(guān)系。為此一般要求脫粒滾筒和逐稿器的轉(zhuǎn)速波動(dòng)不大于5－7％。
聯(lián)合收獲機(jī)在作業(yè)時(shí)脫粒裝置的負(fù)荷是在不斷變化著的，而供給脫粒裝置的功率也是在不斷變化著的。
例如由于谷物產(chǎn)量的變異、雜草的多少以及地面分布不勻，尤其是由于收割臺(tái)輸送過程中造成的谷物流的不均勻，使得喂入量的變異系數(shù)一些機(jī)器上可達(dá)σ＝±31.4％，則3σ＝±94％，即此種有規(guī)律的變異幅度達(dá)平均值的一倍多。
另一方面，由于地面地形、土壤含水量、抗壓強(qiáng)度等的變異，使行走裝置的行走阻力變化為σ＝±25％，則3σ＝±75％；前者使工作部件的作業(yè)負(fù)荷發(fā)生變化、后者使提供給脫粒裝置的動(dòng)力大小發(fā)生變化，二者同時(shí)作用的結(jié)果就可能使運(yùn)轉(zhuǎn)很不平穩(wěn)。
4.2對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求
為了能適應(yīng)上述工作特點(diǎn)，對(duì)聯(lián)合收獲機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)提出以下要求：
1．應(yīng)具有足夠而適當(dāng)?shù)墓β蕛?chǔ)備；
2．發(fā)動(dòng)機(jī)或脫粒滾筒應(yīng)具備足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
3．聯(lián)合收獲機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用全程式調(diào)速器，并應(yīng)有足夠的調(diào)速靈敏度。
由上可知，為了得到脫粒滾筒作業(yè)的穩(wěn)定性，即減少其運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻度δ，在下述三種情況下都以采用較大的滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為佳：
一是在發(fā)動(dòng)機(jī)功率配備不足的情況下，可在滾筒軸上采用附加飛輪的方 法，另一種是在發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩MeH大于阻力矩M1＋M2的情況下，喂入量突增時(shí)，較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I也可依靠其運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)本身貯存的能量克服阻力矩的變化，使轉(zhuǎn)速不致發(fā)生過大的波動(dòng)。還有一種是在人工喂入的脫粒機(jī)上，滾筒采用較大而適度的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量尤為必要。
綜上所述，脫粒機(jī)機(jī)構(gòu)合理可靠。
總 結(jié)
本課題通過了對(duì)脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方案設(shè)計(jì)計(jì)算，穩(wěn)定性分析。更加確切的說明了此次設(shè)計(jì)的正確性。在方案計(jì)算論證過程中得到了的最佳運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。保證了脫粒機(jī)的穩(wěn)定性和精度。也進(jìn)行了可靠性分析，保證滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。通過本次課題設(shè)計(jì)使我更好的掌握設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。讓我了解了產(chǎn)品如何設(shè)計(jì)才會(huì)接近合理。為今后的學(xué)習(xí)和工作中打下了良好的基礎(chǔ)。
致 謝
通過與王老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)相處的這一段時(shí)間內(nèi)，進(jìn)而逐步了解了他的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度，扎實(shí)的畫圖功底基礎(chǔ)，這與王老師之所以能成為學(xué)校機(jī)械專業(yè)方面的佼佼者是密不可分的，只要是學(xué)生自己研究時(shí)出現(xiàn)了難題或疑慮，王老師總會(huì)細(xì)心地幫我們講解，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中讓我學(xué)到和了解許多新的東西。所以，在這里我要向王老師致以我最真摯的謝意。
最后，感謝幫助我設(shè)計(jì)的同學(xué)，感謝他們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)中給予我的鼓勵(lì)和幫助。
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