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目錄
第1章 緒論 1
1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)目的 3
1.2畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 1
1.2.1畢業(yè)設(shè)計(jì)條件 1
1.2.2畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1
1.2.3畢業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 2
1.2.4畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求 2
第2章 引言 3
2.2研究番茄打漿機(jī)的意義和國內(nèi)外現(xiàn)狀概況 4
2.2番茄原料加工預(yù)處理工藝流程簡介 4
2.3國內(nèi)外番茄打漿設(shè)備 5
第3章 打漿機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1打漿機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 7
3.1.1圓筒 7
3.1.2破碎槳葉 7
3.1.3傳動系統(tǒng) 8
3.1.4機(jī)架 8
3.1.5其它 8
第4章 打漿機(jī)的參數(shù)確定 9
4.1滾筒的設(shè)計(jì) 9
4.1.1滾筒的長度設(shè)計(jì) 9
4.1.2物料在滾筒內(nèi)的時間 9
4.1.3棍棒與篩筒之間的間隙 10
4.1.4 圓筒篩消耗功率的計(jì)算 10
4.2電動機(jī)的選擇 10
第5章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 12
5.1計(jì)算皮帶，設(shè)計(jì)皮帶輪 12
5.2傳動主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 15
5.2.1初步計(jì)算軸的直徑 15
5.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
5.2.3. 根據(jù)定位要求確定軸的各段直徑和長度 16
5.3軸上零件的定位 17
5.4確定軸上的圓角和倒角 17
5.5滾動軸承 17
第6章 主要零件的校核 18
6.1軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 18
6.1.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 18
6.1.2按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 19
6.2軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算 20
總結(jié) 21
致謝 22
參考文獻(xiàn) 23
附錄1 外國文獻(xiàn)翻譯
附錄2 外國文獻(xiàn)原文
附錄3 番茄打漿機(jī)裝配圖A0
附錄4 空心軸A1
附錄5 長實(shí)心軸A2
附錄6 軸承座A2
附錄7 大帶輪A2
附錄8 小帶輪A2
附錄9 短實(shí)心軸A2
番茄打漿機(jī)
摘 要：番茄打漿機(jī)適用于多種新鮮的果品和蔬菜打漿分離之用, 隨著人們生活水平的提高，西紅柿打漿機(jī)在人們的生活中扮演的角色越來越重要。對于打漿機(jī)，在工程設(shè)計(jì)及使用中還存在一些的缺陷，如參數(shù)選擇不合理等。目前，打漿機(jī)的設(shè)計(jì)仍是依靠經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，在經(jīng)驗(yàn)公式中許多參數(shù)的選擇是在一定范圍內(nèi)憑經(jīng)驗(yàn)選取的，這使得打漿機(jī)的設(shè)計(jì)較落后，無法提高其設(shè)計(jì)水平和提高產(chǎn)品的性能。
關(guān)鍵詞：打漿機(jī)、經(jīng)驗(yàn)公式、西紅柿、設(shè)計(jì)
Tomatoes beater
Abstract：Tomatoes beater for a variety of fresh fruits and vegetables with isolated beating, with the improvement of living standard, tomatoes beater in people's lives more and more important role. The beater, the engineering design and the use there are still some defects, such as the parameters unreasonable. At present, the beater is still relying on experience in the design formula, the empirical formula is the choice of many parameters within a certain range of the selected rule of thumb, which makes the design beater than backward, unable to raise design standards and improve performance .
Keywords: beater, empirical formula, tomatoes, design
III
第1章 緒論
1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們能夠達(dá)到以下目的：
（1）培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用和鞏固擴(kuò)展所學(xué)知識，提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力；
（2）培養(yǎng)我們收集、閱讀、分析和運(yùn)用各種資料，手冊等科技文獻(xiàn)的能力；
（3）使我們更加熟練的運(yùn)用AUTOCAD、Word 等計(jì)算機(jī)辦公軟件，提高計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的能力；
（4）訓(xùn)練和提高機(jī)械設(shè)計(jì)的基本理論和
技能
（5）培養(yǎng)獨(dú)立思考，獨(dú)立工作的能力；
（6）培養(yǎng)我們的團(tuán)隊(duì)合作意識。
1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)
（1）繪測裝配圖A0一張，其余主要零件圖折合為1.5張A0圖紙（AutoCAD）
（2）說明書1份，要求10000字以上，全部打印
（3）英文翻譯文獻(xiàn)一份(要求機(jī)械相關(guān),3000字符以上)
（4）主盤兩張
在周老師的帶領(lǐng)下，首先我搜集各方面的資料，在圖書館和網(wǎng)上查詢各類資料，初步了解打漿機(jī)的用途以及它的應(yīng)用場合，發(fā)展的歷史現(xiàn)狀，現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顩r以及將來可能的發(fā)展趨勢。接下來就是拿到數(shù)據(jù)開始主體設(shè)計(jì)，論證是否符合實(shí)際要求；再后來就開始計(jì)算，由生產(chǎn)能力入手，選擇合適的電動機(jī)等，初步算出各類數(shù)據(jù)；下一步就是繪制裝配圖和主要零件圖，在繪制圖的過程中，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際條件，再修改數(shù)據(jù)，最后撰寫說明書做最后的定論，翻譯外文相關(guān)機(jī)械資料，打印圖紙準(zhǔn)備答辯。總共大概花了三個月的時間。
1.2.1設(shè)計(jì)條件
1、原料：西紅柿
2、生產(chǎn)能力：2.5T/h
3、軸轉(zhuǎn)速：970r/min
4、篩孔孔徑：直徑0.6mm
5、工作時間：兩班/8h 壽命：5年
1.2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
1、設(shè)計(jì)方案的選擇與計(jì)算。
2、總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，成套圖紙及說明書。
1.2.3 設(shè)計(jì)關(guān)鍵
1、仔細(xì)分析打漿機(jī)的工作原理
2、根據(jù)輸送要求選擇恰當(dāng)?shù)碾妱訖C(jī)
3、保證設(shè)計(jì)的打漿機(jī)能夠滿足工作要求
1.2.4 設(shè)計(jì)要求
(1) 能保證正常的打漿工作
保證正常打漿是必須首先滿足的要求。 打漿量為每小時2.5T,關(guān)鍵就在于正確選定螺旋直徑、合適的電機(jī)。
(2) 要有合適的螺旋轉(zhuǎn)速
為避免出現(xiàn)物料被螺旋葉片拋起而無法輸送的現(xiàn)象，螺旋轉(zhuǎn)速應(yīng)小于某一極限轉(zhuǎn)速。
(3) 能提高生產(chǎn)效率，降低成本
應(yīng)盡量采用各種快速高效的結(jié)構(gòu)，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率。同時盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，以降低制造成本。
(4) 操作方便、省力和安全
在客觀條件許可且又經(jīng)濟(jì)的前提下，盡可能的采用氣動、液壓和氣液等機(jī)械化夾具裝置，以減輕操作者的勞動強(qiáng)度。
(5) 有良好的結(jié)構(gòu)工藝性
所設(shè)計(jì)的打漿機(jī)機(jī)應(yīng)便于制造、安裝、檢驗(yàn)、調(diào)整、清洗、維修等。
第2章 引言
2.1研究番茄打漿機(jī)目的和國內(nèi)外現(xiàn)狀概況
茄科草本植物番茄的果實(shí)。又稱西紅柿、番柿、洋柿子、六月柿。有蘋果青、粉紅甜肉、桔黃嘉辰等品種。我國大部分地區(qū)均有栽培。夏季采收，洗凈鮮用。番茄是世界范圍內(nèi)廣泛栽培的作物，也是營養(yǎng)價值極高的植物。據(jù)營養(yǎng)學(xué)家研究測定：每人每天食用50克－100克鮮番茄，即可滿足人體對幾種維生素和礦物質(zhì)的需要。番茄含的“番茄素”，有抑制細(xì)菌的作用；含的蘋果酸、檸檬酸和糖類，有助消化的功能。番茄含有豐富的營養(yǎng)，又有多種功用被稱為神奇的菜中之果。它所富含的維生素A原，在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化為維生素A，能促進(jìn)骨骼生長，防治佝僂病、眼干燥癥、夜盲癥及某些皮膚病的良好功效?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，人體獲得維生素C的量，是控制和提高肌體抗癌能力的決定因素。番茄內(nèi)的蘋果酸和檸檬酸等有機(jī)酸，還有增加胃液酸度，幫助消化，調(diào)整胃腸功能的作用。番茄中含有果酸，能降低膽固醇的含量，對高血脂癥很有益處。番茄富含維生素A、C、B1、B2以及胡蘿卜素和鈣、磷、鉀、鎂、鐵、鋅、銅和碘等多種元素，還含有蛋白質(zhì)、糖類、有機(jī)酸、纖維素。
目前，世界上有三大番茄主產(chǎn)區(qū)：美國、意大利和中國。美國所產(chǎn)的番茄醬主要提供美國國內(nèi)食用，其出口量僅占全球貿(mào)易總量的6%-7%；意大利和中國的出口量各占到全球貿(mào)易總量的30%。近兩年美國番茄大幅減產(chǎn)，歐盟番茄種植加工量急劇下降，中國番茄醬市場占用份額逐年加大。
近幾十年來，世界范圍內(nèi)的番茄產(chǎn)量和制品貿(mào)易增長迅速，中國番茄及制品貿(mào)易在世界番茄貿(mào)易的地位也越來越重要，對世界番茄貿(mào)易產(chǎn)生了重要的影響。
中國番茄加工產(chǎn)業(yè)的迅速崛起和發(fā)展，使中國已經(jīng)躋身世界主要生產(chǎn)國家的行列。
作為新鮮番茄食用消費(fèi)大國，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國全國每年新鮮番茄的消費(fèi)量達(dá)到二千六百萬噸，與全球番茄加工數(shù)字相近。今后中國番茄制品消費(fèi)將呈現(xiàn)每年增長百分之十五的發(fā)展趨勢。
目前中國擁有麥當(dāng)勞、肯德基快餐店三千余家，每天快餐消費(fèi)超過三百萬人次，油炸土豆條配有番茄沙司，成為中國消費(fèi)者消費(fèi)番茄制品的最佳方式。
中國番茄原料種植面積達(dá)一百萬畝，主要分布在、內(nèi)蒙和甘肅，是全世界三大主要種植區(qū)域之一。其中番茄種植面積八十萬畝，是中國加工番茄種植最大的省區(qū)。中國番茄醬紅色素高，色差、粘稠度和霉菌均達(dá)到世界同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，而相對低廉的制造成本，構(gòu)建了產(chǎn)品的競爭力。
番茄醬和番茄漿番茄醬罐頭是世界上主要的蔬菜罐頭之一，它由番茄經(jīng)打漿、濃縮而成，是番茄的主要加工品。世界年貿(mào)易量100萬t左右，主要作調(diào)料或湯料，同時是加工番茄沙司的主要原料，也是加工混合蔬菜、茄汁魚、豆等屹頭的輔料。番茄醬根據(jù)其濃縮程度不同有?。?4％—27.9％）、中（28％—31.9％）、濃（32％—39.3％）和超濃（大于39.3％）幾種。還有低于24％的產(chǎn)品，稱番茄漿或番茄泥，常見的為?。?.0％—10.1％）、中等（10.2％—11.2％）和濃（15.0％—24.0％）幾種。
番茄制品的主要產(chǎn)品有番茄紅素、大包裝番茄醬、小罐番茄調(diào)味醬、番茄沙司、以番茄汁等，但無論何種制品，都要對番茄進(jìn)行打漿，打漿的方法主要有人工打漿，機(jī)械打漿，人工打漿效果低，加工條件質(zhì)量不夠好，產(chǎn)量低，顯然不能滿足番茄加工行業(yè)的需求，加工時番茄進(jìn)入頭道物料桶內(nèi)，主軸帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，物料被葉輪帶動與篩網(wǎng)磨擦擠壓，使得番茄的肉、汁與皮、籽分離，肉和汁通過篩網(wǎng)上的小孔從出料口排出，皮和籽則向軸端推進(jìn)經(jīng)過排渣口排出。
2.2番茄原料加工預(yù)處理工藝流程簡介
番茄醬的生產(chǎn)工藝為原料的清洗、分級、破碎、加熱、打漿、濃縮、升溫、裝罐、密封、殺菌、冷卻。
（1）番茄漿原料
加工番茄醬的原料果要求果實(shí)鮮紅、茄紅素含量高，如可溶性固形物為4％左右，茄紅素含量最好在6mg/100g番茄以上；果實(shí)紅熟一致，無青肩或青斑、黃暈等；胎座紅色或粉紅色，種子周圍膠狀物最好紅色；出汁率和可溶性固形物高；抗裂性好，糖酸比適中，維生素C含量高；原料要求成熟。
我國曾有浙紅1號、浙紅2號、浦紅2號、揚(yáng)州紅、佳麗矮紅、揚(yáng)州24、羅城1號、渝紅1號、渝紅2號、穗圓、滿絲等品種。但世界范圍內(nèi)的番茄醬用種換代很快，特別是雜種的應(yīng)用和無支架品種的應(yīng)用非常迅速，應(yīng)隨時注意。
（2）原料的處理
進(jìn)廠的原料果實(shí)應(yīng)嚴(yán)格剔除霉?fàn)€及成熟不足的果實(shí)，在流動水槽內(nèi)浸泡預(yù)洗，除去雜質(zhì)，再經(jīng)鼓風(fēng)洗滌機(jī)和噴淋高壓水將表面徹底洗凈。
洗凈后的果實(shí)進(jìn)行修整，在滾動工作輸送臺中專人將有疤的果、蟲果和裂果等部位用刀修割干凈。再一次將爛果除去，并噴淋洗凈其余果實(shí)。
(3)破碎、脫籽、預(yù)熱
果實(shí)進(jìn)入破碎機(jī)軋碎、有時破碎和脫籽聯(lián)合進(jìn)行，之后立即加熱至85℃，以抑制果膠酶，保證稠度。
(4)打漿
送入專用的三道番茄打漿機(jī)進(jìn)行打漿，篩孔直徑分別是1.0mm、0.5mm和0.4mm。果漿流入帶攪拌器的貯槽。出汁率控制在手捏果渣不出汁為止。
(5)濃縮
將漿體及時泵入濃縮鍋內(nèi)，在真空條件下低溫濃縮，番茄醬最好采用雙效或多效逆流真空濃縮設(shè)備，最終濃度依要求而定。濃度測定時要注意由于溫度而引起的誤差。
(6)預(yù)熱、裝罐
濃縮后的番茄醬，經(jīng)列管式加熱器加熱至90—97℃，立即趁熱裝罐。番茄醬在我國常采用539號罐（凈重70g）、668號罐（198g）、15267號罐（5000g）等罐形包裝。在美國，為了便于運(yùn)輸和再加工，常用55加侖大桶無菌裝運(yùn)，歐洲地區(qū)也大量推廣200kg鋁箔復(fù)合無菌包裝。
(7)殺菌、冷卻
裝罐后的番茄醬應(yīng)立即殺菌，一般沸水殺菌25—35分鐘。之后及時冷卻。
2.3國內(nèi)外番茄打漿設(shè)備
當(dāng)前國內(nèi)外番茄的打漿方式主要是通過打漿機(jī)打漿，各式各樣的打漿機(jī)但都大同小異，有單道打漿機(jī)，二道打漿機(jī)，甚至多道打漿機(jī)，但他們的原理都是主軸帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，物料被葉輪帶動與篩網(wǎng)磨擦擠壓，使得番茄的肉、汁與皮、籽分離，肉和汁通過篩網(wǎng)上的小孔，產(chǎn)品由出料口排出，廢品由排渣口排出；如果是雙道打漿或者多道打漿，就是第一道的產(chǎn)品進(jìn)入第二道繼續(xù)打漿，以此類推。
打漿機(jī)的工作原理：
圖1
如上圖所示，它具有開口的圓筒篩水平安裝在機(jī)殼內(nèi)部,筒身用0.35-1.20毫米厚的不銹鋼板（在其上面沖有孔眼）彎曲成圓厚焊接而成，并在其兩邊焊上加強(qiáng)圈以增加其強(qiáng)度。但也有用兩個半圓體由螺釘連接而成筒體。軸支撐在軸承上，在軸上裝有使物料移向破碎槳葉的螺旋推進(jìn)器以及擦碎物料用的兩根棍棒（棍棒又稱刮板），棍棒是用螺栓和安裝在軸上的夾持器相連的，通過調(diào)整螺栓可以調(diào)整棍棒與篩筒壁之間的距離。棍棒對稱安裝于軸的兩側(cè)，而且與軸線有一夾角，這夾角叫導(dǎo)程角。棍棒用不銹鋼制造，實(shí)際上是一塊長方形的不銹鋼板，為了保護(hù)圓筒篩，有時還在棍棒上裝上耐酸橡膠板。還有下料斗、收集漏斗及機(jī)架、傳動系統(tǒng)等。
物料進(jìn)入篩筒后，由于棍棒的回轉(zhuǎn)作用和導(dǎo)程角的存在，使物料沿著圓筒向出口端移動，移動的軌跡實(shí)際上是一條螺旋線。物料就在棍棒與篩筒之間的移動過程中守離心力作用而被擦碎，汁液和肉質(zhì)（已成漿狀）從篩孔中通過到收集器中送到下一道工序。皮和籽等則從圓筒另一開口端排出，以此達(dá)到分離的目的。
第3章 打漿機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1打漿機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
如上圖1所示打漿機(jī)的結(jié)構(gòu)原理簡圖，打漿機(jī)的基本結(jié)構(gòu)主要包括圓筒篩，破碎槳葉，傳動部分以及機(jī)架
3.1.1圓筒
圓筒的設(shè)計(jì)首先考慮的問題是能夠滿足正常的生產(chǎn)需要，它由不銹鋼半圓筒上下焊接而成，采用不銹鋼的原因是因?yàn)樗龅募庸槭称芳庸?，必須能夠耐腐蝕和防銹，不能因?yàn)椴牧媳旧矶鴮κ称吩斐晌廴?，它的食品衛(wèi)生條件較好，且具有一定的耐沖擊和耐磨性故選用45鋼作為圓筒設(shè)計(jì)的圓材料；在靠近滾筒內(nèi)壁處焊接有帶有篩孔的鋼制金屬網(wǎng)；圓筒的外壁上方有一個開口，在發(fā)生問題時通過它能夠觀察到滾筒里面的情況。出料口和進(jìn)料口，出渣口的設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)具體的收集裝置的位置和實(shí)際條件來確定
3.1.2破碎槳葉
碎槳葉在整個工作過程中起著初步粉碎番茄的作用，當(dāng)番茄由進(jìn)料口進(jìn)入，經(jīng)螺旋傳輸進(jìn)入滾筒，首先要通過破碎槳葉的破碎作用再進(jìn)入滾筒打漿。破碎槳葉通過軸套焊接安裝在轉(zhuǎn)軸上，一端通過軸肩固定，因?yàn)榇驖{機(jī)的設(shè)計(jì)并不要求十分精密，故另一端可通過開口銷固定。
圖2
3.1.3傳動部分
傳動采用皮帶一級傳動，電動機(jī)固定在機(jī)架底部。
3.1.4機(jī)架
機(jī)架的設(shè)計(jì)應(yīng)該能夠較好的使機(jī)器穩(wěn)定工作，不發(fā)生強(qiáng)烈的震動；整架采用HT150鑄造而成。
3.1.4其它
滾筒的右端設(shè)有廢品出料口，下端設(shè)有產(chǎn)品出料口，左上部有進(jìn)料口。
第4章 打漿機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定
4.1滾筒的設(shè)計(jì)
根據(jù)生產(chǎn)能力和實(shí)際要求情況，初定篩筒內(nèi)徑為D=0.8m。
初選篩孔的工作系數(shù)為0.25，導(dǎo)程角a=1.8度。
4.1.1滾筒長度
(1) 由實(shí)驗(yàn)公式
得滾圓長度：
（米）
式中
G-----打漿機(jī)生產(chǎn)能力（公斤/時）
D-----篩筒內(nèi)徑（米）
L-----篩筒長度（米）
n------刮板轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）
-----篩筒有效截面（%）即篩孔真正工作的系數(shù)，占篩孔總數(shù)的1/2左右，而篩孔占篩筒全部表面積的50%，故一般=0.5x50%=25%
-----導(dǎo)程角（度）
必須著重說明，以上公式計(jì)算出的生產(chǎn)能力，是指通過篩孔的產(chǎn)品量，而非處理原料的量。因?yàn)槿舨豢紤]出漿率，供應(yīng)再多原料也不能視為打漿機(jī)的真正生產(chǎn)能力，進(jìn)料再多，若來不及打漿的話，只能是從一頭進(jìn)去從另一頭出來，沒有計(jì)算的實(shí)際意義。
4.1.2物料在滾筒內(nèi)的時間
物料在篩筒內(nèi)沿棍棒運(yùn)動的時間為：
==1.88s
式中 ------物料沿棍棒運(yùn)動線速度（米/秒）
4.1.3棍棒與篩筒之間的間隙
中心截面與篩筒壁間隙最大為h=6mm。
兩端處至篩筒壁間隙最?。?
由于有導(dǎo)程角的存在，間隙之差為：
6-4.2=1.8(毫米)
式中 -------棍棒最遠(yuǎn)點(diǎn)截面至篩筒的間隙（米）
R -------篩筒內(nèi)半徑（米）
L--------棍棒長度（米）
a--------導(dǎo)程角（度）
h--------截面II-II處棍棒至篩筒間隙（米）
4.1.4圓筒篩消耗功率的計(jì)算
由于是單機(jī)工作，所以取W=4000（牛米/公斤）
傳動效率=0.75
式中 G-----生產(chǎn)能力（公斤/時）
W-----打漿機(jī)操作的能量消耗比率（牛x米/公斤）其值決定于原料的種類、溫度、棍棒轉(zhuǎn)速和篩筒的有效截面等。若概略計(jì)算，單機(jī)時可取平均值W=3920-4410（牛x米/公斤），聯(lián)動時取W=4900-5800（牛x米/公斤）
-------傳動效率（0.7-0.8）
4.2電動機(jī)的選擇
該電動打漿機(jī)的生產(chǎn)能力為2.5T/h，每天兩班制，每班八小時，工作壽命為5年，軸轉(zhuǎn)速為970轉(zhuǎn)/分。
查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊和考慮實(shí)際生產(chǎn)條件，取帶傳動效率為0.7，，則所需電動機(jī)的功率為：
考慮電動機(jī)的效率問題和意外情況，初選電動機(jī)為 Y132M-4
電動機(jī)的參數(shù)如下：
型號：Y2-160L-4
功率：7.5KW
電流：15.4A
轉(zhuǎn)速：1460r/min
效率：87%
功率因數(shù)：0.85
重量：84
第5章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算
5.1計(jì)算皮帶，設(shè)計(jì)皮帶輪
由上述可知，電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1460r/min,額定功率為15KW，傳動比=1.5，一臺運(yùn)轉(zhuǎn)時間大于10h。
（1）.設(shè)計(jì)功率
機(jī)器每天工作小時數(shù)16h，載荷變動較大，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表6-1-11得=1.4。
（2）.選定帶型
根據(jù)=21kw和=1460r/min，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊圖6-1-3得：
選擇B帶型
（3）傳動比
其中: 為大帶輪的轉(zhuǎn)速
為小帶輪節(jié)圓直徑
為大帶輪節(jié)圓直徑
（4）小帶輪基準(zhǔn)直徑
為了提高V帶的壽命在結(jié)構(gòu)允許條件下，宜選較大的基準(zhǔn)直徑。
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表6-1-22和表6-1-23選定
=125mm 所以取=200mm
(5) 大帶輪基準(zhǔn)直徑
=i =1.5x200=300mm
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表6-1-22得：
=315mm
（6）帶速V
符合要求
說明：一般V不要低于5m/s，為了充分發(fā)揮V帶的傳動能力，應(yīng)使V20m/s
(7) 初定軸間距
0.7（+）
360.51030
初選軸間距=600（視具體結(jié)構(gòu)而定）
（8）所需帶的基準(zhǔn)長度
=
=
由表6-1-19選擇帶的基準(zhǔn)長度=2000mm
(9) 實(shí)際軸間距 a
（10）小帶輪包角
一般，最小不低于，如果較小，應(yīng)增大或用張緊輪
（11）單根V帶的基本額定功率
根據(jù)帶的型號，和普通V帶查表得
=5.14kw
單根普通V帶額定功率的增量=0.41
于是
（12）V帶的根數(shù)Z
取4跟皮帶
（13）單根V帶的預(yù)緊力
=
（14）作用在軸上的力（或稱壓軸力）
(15)帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸
設(shè)計(jì)Ｖ帶輪時應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般應(yīng)為3.2）,以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。
帶輪上帶速，所以選用HT150材料制作。
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊6-1-22：
小帶輪的直徑為207mm帶輪的直徑為322mm
查手冊表6-1-27得：
選小帶輪的孔徑=50 則小帶輪為實(shí)心輪
大帶輪的孔徑=55
帶輪寬度的選擇：
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表6-1-21得，對于B槽型
基準(zhǔn)寬度
基準(zhǔn)線上槽深
取 =4
基準(zhǔn)線下槽深=10.8或14.0
取=14
槽間距e=190.4
取e=19.4
槽邊距
取=14
最小輪緣厚 =7.5
取t=9
帶輪寬 B=（Z-1）xe+2f=(4-1)x19.4+2x14=86.2
所以小帶輪的直徑為：
大帶輪的直徑為 ：
小帶輪直接與電動機(jī)相連，無較大載荷 的孔徑可以安全工作
大帶輪的的重量mg=3.14x157.5x0.0862x7.8
=52371N
5.2傳動主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
5.2.1初步計(jì)算軸的直徑
根據(jù)強(qiáng)度扭轉(zhuǎn)發(fā)初步估算軸的直徑
P=6.24KW n=970r/min
式中Ｐ為軸傳遞的功率，kw; n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min; 為由軸的材料和受載情況確定的系數(shù)。軸用45號鋼材料，取120。
計(jì)算得最小直徑為=22mm
有一個鍵槽時，軸徑增大，于是
=23.5
軸端接在大帶輪上，考慮到軸上打有螺孔和上面查表得到的參考值取軸的最小值
=55mm
5.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)取定的最小值和各配件的安裝，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖見裝配圖軸的結(jié)果設(shè)計(jì)。根據(jù)滾筒的長度和其它零件的安裝，初步計(jì)算得軸的長度有3米，這在實(shí)際中很難加工出來，不利于機(jī)器的大批量生產(chǎn)制造，故采用實(shí)心軸套空心軸的方式，這樣不僅僅節(jié)省材料，減輕整機(jī)的重量，也易于制造安裝，軸的兩端裝有圓錐滾子軸承。
5.2.3 根據(jù)定位要求確定軸的各段直徑和長度
（1）實(shí)心軸的設(shè)計(jì)
實(shí)心軸零件圖從左至右起第1段端部裝有大帶輪，軸上開有鍵槽，考慮安裝方便，此段長度取110mm，直徑為軸最小直徑55mm
第2段上安裝有軸承，軸承安裝在軸承座里面，通過氈圈密封，軸承座通過螺栓固定在機(jī)架上，此段周長去145mm,直徑為60mm。
第3段上裝有螺旋推進(jìn)器和破碎物料用的破碎槳葉，此段軸大部分位于滾筒里面，考慮到夾持器的軸肩定位，此軸的長度取968mm,直徑為74mm，在距離此段左端632mm處有凸臺，用于破碎槳葉的定位。
第4段插入空心軸以便與之相連，軸上開有一個10mm的螺栓孔，用于連接實(shí)心軸和空心軸,此段的直徑去為40mm，全軸長度為1426mm
（2）空心軸的設(shè)計(jì)
空心軸開有1662mm的空心孔，這樣能節(jié)省材料也減輕機(jī)身重量，如裝配圖空心軸所示
從左至右第一段的長度為1498mm，此段裝有夾持器，直徑為70mm，空心部分直徑為40mm
第二段上也裝有夾持器，考慮到有軸肩定位，此段長度取493，直徑為63mm
第三段裝有軸承，有軸肩定位，此段長度取82mm，直徑為最小直徑55mm
5.3軸上零件的定位
(1)實(shí)心軸與大帶輪的連接采用平鍵連接，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表5-2-1普通平鍵的型式和尺寸(GB/T1096-79),d=55mm所選用的鍵為16x10, 鍵槽用鍵槽銑刀加工,鍵的長度取60mm
(2)螺旋輸送采用焊接方式連接在軸上，螺旋槳葉采用軸套套在軸上，左端用開口銷定位，右端用凸臺定位，滾動軸承安裝在軸承座里面，軸承座通過螺栓連接在機(jī)架上定位
5.4確定軸上的圓角和倒角
參考機(jī)械設(shè)計(jì)書表15-2可知圓角和倒角（C或R）大于（1.2或1.6），取
5.5滾動軸承
打漿機(jī)在高速運(yùn)動時,會產(chǎn)生較大的軸向力和徑向力,在軸的兩端各安裝一個圓錐滾子軸承,可以抵消軸向力的同時也能承受較大載荷,由于安裝軸承位置的軸徑大小分別為55mm和60mm,于是選擇0基本游隙組、軸承代號為30211和30212的圓錐滾子軸承，它們的基本尺寸分別為和，成對安裝在軸承座內(nèi)。
軸承的潤滑方式采用脂潤滑。
第6章 主要零件的校核
6.1軸的強(qiáng)度校核計(jì)算
6.1.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算
軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為:
式中： —扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為；
Ｔ—軸所受的扭矩，單位為；
—軸的抗扭截面系數(shù)，單位為mm；
n —軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；
Ｐ—軸傳遞的功率，單位為ＫＷ；
d—計(jì)算截面處軸的直徑，單位為mm
—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為
軸的材料為45號鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)書表15-3的值在25-45 之間。
可知軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度是合適的
中心轉(zhuǎn)軸承受4根皮帶的張力和帶輪本身的重量
皮帶輪距離軸承的距離200
則中心軸承受的彎矩：
大帶輪的孔徑為55mm
則對實(shí)心軸的剪力
61Mpa =135Mpa
能滿足設(shè)計(jì)要求
根據(jù)軸的受力情況知軸的最大危險截面在左端軸承截面處
圓筒篩的體積
經(jīng)測算得西紅柿的密度為
假設(shè)西紅柿全部裝滿圓筒，此時的重量:
運(yùn)行時的最大扭矩為:
軸的最大剪應(yīng)變：
是可以滿足設(shè)計(jì)要求的。
6.1.2.按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算
該扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時，取 0.3
==5.38
軸的材料為45號鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)書表15-1查得＝60
所以是安全的
6.2軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算
軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角來表示，階梯軸的計(jì)算公式：
＝
式中：Ｔ—軸所受的扭矩，單位為
?。恰S的材料的剪切彈性模量，單位為，對于鋼材，Ｇ＝
—軸截面的極慣性矩，單位為mm，對于圓軸，＝
?。獭A梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的長度，單位為m.
—分別代表階梯軸第段上所受的扭矩、長度和極慣性矩，單位同前
Ｚ—階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的軸段數(shù)
綜合上式計(jì)算出；為軸每米長的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用均合有關(guān)，對于一般的傳動軸，可?。剑粚τ诰軅鲃虞S可?。健τ诰纫蟛桓叩妮S，可大于。顯然對于本設(shè)計(jì)中所涉及的軸為一般的傳動軸，，符合扭轉(zhuǎn)剛度要求。
綜上所述，該軸是滿足設(shè)計(jì)要求的
參考文獻(xiàn)
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附錄1 外國文獻(xiàn)翻譯：
液壓氣動
從海上到航空航天的應(yīng)用，液壓系統(tǒng)可在實(shí)驗(yàn)室或條件惡劣情況下,比如溫度的極端變化，沖擊，振動，電磁干擾（EMI），射頻干擾（RFI）和脈動。電子控制作為一個新的控制系統(tǒng)出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代初，電動水力學(xué)開始進(jìn)入了工業(yè)化國家。這些早期的控制系統(tǒng)開始了工業(yè)的自動化革命。
隨著時間的推移，更好的傳感技術(shù)和低成本的微處理器和控制器的供應(yīng)加速液壓控制的增長。今天，壓力測量通過整體性能，安全手段和反饋方式在確定液壓系統(tǒng)健康的起了重要作用。根據(jù)不同的應(yīng)用，最先進(jìn)的液壓系統(tǒng)工作于1000至10,000磅/平方英寸的，但也有一些可能會高達(dá)60,000磅/平方英寸的。
壓力測量一個簡單的開關(guān)壓力轉(zhuǎn)換或一個電子壓力傳感器就可以完成，這種電子壓力傳感器提供了一個線性電子輸出信號。由于其靈活性和其它方面的優(yōu)良性能，電子壓力傳感器正在逐步取代換壓力開關(guān)，但是，在液壓應(yīng)用的性能和可靠性方面還有一些必須解決的課題。壓力傳感技術(shù)，傳感器封裝，液壓系統(tǒng)暫態(tài)保護(hù)和EMI / RFI保護(hù)，這些方面的應(yīng)用都必須仔細(xì)考慮。
圖1。一個典型的電容傳感器包含一個固定和移動盤。
壓力傳感技術(shù)
傳感壓力的兩個主要技術(shù)是電容和壓阻。電容技術(shù)采用一兩個板塊之間的電容變化的差距的手段，固定一個和移動其他的，如圖1所示。該電容通常是連接到一個復(fù)雜的電子電路，可以轉(zhuǎn)換如1-5 V或4-20毫安輸出的電容信號。因?yàn)殡娙葑兓?微法拉到1法拉級，電子電路安裝的位置很接近感應(yīng)板，以減少雜散電容。由于這種媒體和電容之間的距離很短，能夠限制了傳感器的工作溫度。
如果是金屬或摻雜半導(dǎo)體拉伸或壓縮，因?yàn)槌叽缱兓ㄩL度和橫截面積的電阻變化）和電阻率變化（這后者的屬性稱為壓阻）它的抵抗力會改變。
應(yīng)變傳感器技術(shù)是用來測量當(dāng)長度由L變到ΔL和阻力從R變到ΔR的變化。應(yīng)變計(jì)的敏感性因素，可以計(jì)算G：
變化（ΔR注冊商標(biāo)）（ΔL長）
金屬應(yīng)變計(jì)，典型的應(yīng)變系數(shù)為2。這些應(yīng)變電測設(shè)備，因?yàn)槠洳煌拇笮⊥ǔ７Q為應(yīng)變計(jì)。圖2顯示了一個保稅箔應(yīng)變計(jì)的輪廓。保稅箔應(yīng)變計(jì)是由鎳鉻或鎳康斯坦丁物質(zhì)通常具有絕緣聚酯薄膜作后盾。這種可以粘一個金屬或陶瓷基片。薄膜測量儀通過濺射金屬而焊接在金屬絕緣基片上，所以不需要任何粘合膠。在20世紀(jì)60年代初，開發(fā)半導(dǎo)體測量儀提供更高的量規(guī)因素（55-200），具有更小的封裝尺寸。半導(dǎo)體壓力表制作方法有兩種：散裝硅或鍺材料，現(xiàn)有的任一P型如硼或N型材料如磷，能摻雜使用以提供電力和熱性能;使用磷，離子植入n組的材料在一起，形成一個PN結(jié)。這些應(yīng)變計(jì)通常是連接在一個惠斯通電橋配置如圖3（4活性武器是為最高賠償所示）提供有限的溫度補(bǔ)償。對于金屬或薄膜應(yīng)變計(jì)，1100顯微應(yīng)變才輸出信號3mV/V，而半導(dǎo)體計(jì)300微變將提供高達(dá)50mV/V。
壓力傳感器包裝
最初的壓力傳感包裝是基于傳感技術(shù)的應(yīng)用程序和經(jīng)營條件。作為這次討論的一部分，信號調(diào)理電路和電氣接口可被視為次要問題。讓我們回顧其中一些包裝的優(yōu)點(diǎn)和問題。
大多數(shù)低成本的陶瓷電容傳感元件采用了陶瓷膜與氧化鋁96個，機(jī)械壓力，扣環(huán)，外殼和O型環(huán)。通常陶瓷膜片由O形圈連接。一個O形圈是用于與對面扣環(huán)連接的陶瓷膜片受到壓力時應(yīng)用。在這個設(shè)計(jì)中，媒介用來連接陶瓷隔膜，小學(xué)的O型環(huán)接觸和壓力材料。對于低壓應(yīng)用中，往往是陶瓷膜片大而薄。這就在高沖擊和振動條件下可能導(dǎo)致失敗。
陶瓷傳感器用于工業(yè)和越野高達(dá)1500 磅/平方英寸的應(yīng)用，然而，耐壓（也稱為壓力超負(fù)荷）被限制到1.2倍額定壓力。如今，這項(xiàng)技術(shù)已高于1500磅/平方英寸的用途有限，因?yàn)榕c更好的性能和壽命的低成本應(yīng)變片技術(shù)的可用性。在循環(huán)的環(huán)境中，證明壓力等級必須減少到相同的操作壓力范圍，以避免對O形圈密封失效。由于這種設(shè)計(jì)沒有納入一個密封蓋章，這些傳感器不適合操作氨，氫，石油和天然氣生產(chǎn)，液壓系統(tǒng)，氧氣服務(wù)，以及許多其他關(guān)鍵輕度到苛刻的應(yīng)用程序。O形圈可在指定的材料范圍受到特定媒介的攻擊，可能會導(dǎo)致在某些惡劣環(huán)境的系統(tǒng)故障。傳感器制造商通常提供的O型圈材料，如丁腈橡膠，氟橡膠清單，三元乙丙橡膠，可以由客戶指定。
由于金屬箔應(yīng)變計(jì)往往會相當(dāng)多，他們通常把一前束或膜片焊接壓力端口。薄膜傳感器體積更小，但他們還需要焊接壓力端口。在這兩種情況下，焊接需要足夠深，使他們不超過載情況下--- 2500磅/平方英寸以上的操作。
在高循環(huán)和壓力條件下，的壓力傳感器的壓力脈動可以在相差50％范圍內(nèi)變動，傳感器包裝設(shè)計(jì)必須包括一個機(jī)制，確保焊縫壓縮條件下，以避免傳感器故障。因?yàn)檫@兩個金屬箔和薄膜技術(shù)，在高工作壓力（通常為1000微觀）低產(chǎn)出，膜片材料必須是經(jīng)過精心挑選，以便有足夠的空間用于超壓傳感器的性能而不犧牲的轉(zhuǎn)變。普通隔膜在金屬箔和薄膜傳感器使用的材料往往是15-5，17-4和17-7 PH值與屈服強(qiáng)度高強(qiáng)度不銹鋼達(dá)190,000磅/平方英寸和低熱膨脹系數(shù)。壓力端口必須是相同的隔膜材料，以避免任何溫度條件下焊接分離。
傳感器采用半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)技術(shù)可分為兩類，一類充油傳感器采用薄的隔離膜片和離子注入技術(shù)和新興的保稅體硅克里斯塔爾擴(kuò)散焊工藝。充油壓阻式傳感器主要采用與硅芯片植入離子小應(yīng)變計(jì)，孤立于真實(shí)世界的一個薄金屬膜（介乎0.0010.0015英寸典型厚度的手段，這取決于壓力范圍）。
隨著批量半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)技術(shù)，應(yīng)變計(jì)是直接安裝到一個加工傳感元件，其中光圈和壓力端口是在同一進(jìn)程中加工的。這消除了與焊接有關(guān)的問題，油填充了空腔以及內(nèi)部O形圈。一個直接的擴(kuò)散過程中使用的無機(jī)半導(dǎo)體測量儀器，以使被放置在一個金屬膜片準(zhǔn)確高效，準(zhǔn)確地對是不會受到媒體的隔膜一側(cè)。該密封設(shè)計(jì)與液壓泵和馬達(dá)相關(guān)的高循環(huán)環(huán)境優(yōu)良。高應(yīng)變系數(shù)，以及低操作壓力，使膈肌要厚。這提供了強(qiáng)有力的證明。
圖2。查看一個典型的保稅箔應(yīng)變計(jì)。
圖3。半導(dǎo)體測量儀使用惠斯通電橋電路。
壓力尖峰和瞬態(tài)保護(hù)迅速開放和閥和液壓系統(tǒng)電磁閥關(guān)閉往往產(chǎn)生快速、高頻尖峰和瞬態(tài)壓力可能從幾微秒到最后的幾百毫秒。這些快速移動瞬變幅度可高達(dá)20倍的一個系統(tǒng)的額定壓力，而且會破壞電子壓力傳感器，除非它們是受保護(hù)的使用緩沖器和節(jié)流器。
這些保護(hù)裝置可以安裝在傳感器作為一個不可分割的組成部分或作為一個獨(dú)立的設(shè)備。這些設(shè)備，同時保護(hù)損壞移動瞬變快速傳感器，可以挫傷傳感器（取決于設(shè)計(jì)反應(yīng)時間）。圖4顯示詳細(xì)積分和外部壓力穗冷落技術(shù)。對于系統(tǒng)優(yōu)化，如響應(yīng)時間，長度L和直徑必須仔細(xì)挑選。在理想的條件下，緩沖器必須能夠緩慢對100-150之間的所有信號的施加壓力，以保持快速吞吐量，但仍然依靠傳感技術(shù)和包裝類型而定。
電磁干擾/射頻干擾在移動式液壓應(yīng)用的保護(hù)，在快速電瞬態(tài)電污染，靜電放電（ESD）和電磁干擾/射頻干擾，必須對系統(tǒng)的控制保持穩(wěn)定。這種干擾的例子包括通信設(shè)備，開關(guān)電源，焊接設(shè)備，電動馬達(dá)。該傳感器包不能產(chǎn)生或受到從100千赫信號至2千兆赫的不必要的外部電力的影響。它也必須能夠抵御輻射，并進(jìn)行了敏感性，并在其發(fā)布的規(guī)格嚴(yán)格運(yùn)作，如移動式起重機(jī)，剪式千斤頂，叉車和許多其他關(guān)鍵應(yīng)用。典型的保護(hù)使用中可以看到圖5。
圖4。緩沖器可以使用內(nèi)部或外部的技術(shù)，以減少壓力尖峰
圖5。典型的EMC公司，公共服務(wù)電子化，并在壓力傳感器，電快速瞬變保護(hù)計(jì)劃。
壓力峰值壓力峰值危險微秒到毫秒的壓力，可以達(dá)到15倍，正常的系統(tǒng)操作壓力掃射。例如，如果一個閥門突然轉(zhuǎn)向以阻止流動，產(chǎn)生的沖擊波可以在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生。同樣，如果是移動的液壓系統(tǒng)負(fù)載和負(fù)載突然停止，系統(tǒng)可能會作出反應(yīng)，系統(tǒng)的壓力可能短時間激增。
電子控制系統(tǒng) - 例如與微差掃描時間 - 沒有足夠快，檢測時間短穗的PLC等。通常，第一個跡象是生成一個系統(tǒng)壓力尖峰，是在一個壓力傳感器的零輸出的積極轉(zhuǎn)變。電子控制系統(tǒng)中的傳感器通常表明輸出作為轉(zhuǎn)移的需求壓力范圍外的條件，這可能導(dǎo)致系統(tǒng)控制器關(guān)閉。
壓力傳感器組件最容易受到壓力尖峰的損害。傳感器的反應(yīng)很快，能作出反應(yīng)的峰值有跡象顯示壓力已經(jīng)過度。這是不是因?yàn)閾Q能器是小于機(jī)械衡量它取代耐用。其實(shí)，一個傳感器服務(wù)，旨在為嚴(yán)重的應(yīng)該已被指定。斯派克斯也破壞產(chǎn)生他們的機(jī)器。不穩(wěn)定流動的液體一般在系統(tǒng)產(chǎn)生不穩(wěn)定的尖峰流量，降低效率，加快閥門和密封件的磨損。
(請注意，不構(gòu)成壓力峰值在氣動系統(tǒng)的嚴(yán)重問題，因?yàn)榭諝馐强蓧嚎s的，這往往會挫傷休克。循環(huán)壓力驟增，由壓縮機(jī)脈動造成的，構(gòu)成一個更大的潛在問題，因?yàn)閴毫E增 - 而不是劇增 – 是經(jīng)常反復(fù)發(fā)生。）
壓力峰值通常可以通過一個換能器來檢測，例如，5倍的正常工作壓力范圍示波器。一旦確定存在于一個系統(tǒng)尖峰脈沖，這些應(yīng)用中的任何一個都可以用來防止損害他們的傳感器。具有更高壓力等級傳感器都可以使用。但是，這樣做犧牲在正常范圍的準(zhǔn)確性，因?yàn)橐粋€擁有更廣泛的工作范圍傳感器它的解決方案會更難。
作為替代方案，一個緩沖可以用來限制峰值脈沖。是一個緩沖的傳感器之間和峰值脈沖源管道安裝一孔。這種做法的潛在缺點(diǎn)是，它減緩了測量反應(yīng)。如果測量途徑和反應(yīng)都能被控制，則對可以耐受峰值脈沖傳感器應(yīng)作出具體規(guī)定。顯然，這些傳感器成本更高.
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