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文檔簡介
1、<p> 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計</p><p> 連續(xù)軋染機軋車工作部分設(shè)計</p><p> THE WORKING PART DESIGN OF CONTINUOUS PAD DYEING MACHINE ROLLONG</p><p><b> 目 錄</b></p><p> 摘要……
2、……………………………………………………………………………1 </p><p> 關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………1</p><p> 1前言………………………………………………………………………………1</p><p> 1.1我國紡織印染行業(yè)的前景……………………………………………………1&l
3、t;/p><p> 1.2課題來源………………………………………………………………………2</p><p> 2軋車的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………3</p><p> 2.1軋車的作用……………………………………………………………………3</p><p> 2.2 軋車的組成…………………………………………
4、………………………3</p><p> 2.3軋車工作方案的設(shè)計…………………………………………………………4</p><p> 3軋輥的設(shè)計與計算………………………………………………………………5</p><p> 3.1工作部分材料的選擇…………………………………………………………5</p><p> 3.2套筒的設(shè)計………………
5、……………………………………………………5</p><p> 3.2.1軋輥套筒與軋輥主軸的聯(lián)結(jié)方式…………………………………………5</p><p> 3.2.2套筒疲勞極限計算…………………………………………………………6</p><p> 3.3從動軋輥軸的設(shè)計計算………………………………………………………7</p><p>
6、3.3.1軸設(shè)計的主要問題…………………………………………………………7 </p><p> 3.3.2從動軋輥軸的設(shè)計…………………………………………………………8</p><p> 3.3.3按彎曲許用應(yīng)力進行軸的強度校正………………………………………11</p><p> 4機架的設(shè)計與計算………………………………………………………………15</
7、p><p> 4.1機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………………………………………15</p><p> 4.1.1機架材料的選擇……………………………………………………………15</p><p> 4.1.2機架形狀的選擇……………………………………………………………15</p><p> 4.1.3機架立柱的選擇……………………………
8、………………………………15</p><p> 4.1.4軋車機架其他部分的設(shè)計…………………………………………………15</p><p> 4.2 機架尺寸的確定……………………………………………………………16</p><p> 4.3機架的強度計算………………………………………………………………16</p><p> 4.3.
9、1繪制機架計算簡圖…………………………………………………………17</p><p> 4.3.2機架的靜強度計算…………………………………………………………18</p><p> 5從動軋輥支架的設(shè)計和軸承的選擇……………………………………………20</p><p> 5.1從動軋輥支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………20</p>
10、<p> 5.1.1材料的選擇…………………………………………………………………20</p><p> 5.1.2尺寸設(shè)計……………………………………………………………………21</p><p> 5.1.3對軸1做強度分析…………………………………………………………21</p><p> 5.2軸承的選擇…………………………………………………
11、…………………22</p><p> 5.3軸承上密封圈的選擇…………………………………………………………22</p><p> 6軋槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………22</p><p> 6.1軋槽的作用……………………………………………………………………23</p><p> 6.2軋槽的設(shè)計…………
12、…………………………………………………………23</p><p> 6.2.1軋槽的設(shè)計…………………………………………………………………23</p><p> 6.3軋槽的密封……………………………………………………………………23</p><p> 總結(jié)…………………………………………………………………………………24</p><p&g
13、t; 參考文獻……………………………………………………………………………24</p><p> 致謝…………………………………………………………………………………25</p><p> 連續(xù)軋染機軋車工作部分設(shè)計 </p><p> 學(xué) 生:王澤湘</p><p><b> 指導(dǎo)老師:莫亞武</b><
14、;/p><p> (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院,長沙 410128)</p><p> 摘 要:本論文主要研究了軋車的傳動部分。并根據(jù)軋車的使用要求,工作環(huán)境,人機工程,經(jīng)濟性等方面的要求,運用機械學(xué)理論和系統(tǒng)工程理論等方面的知識,對軋車的工作原理和傳動裝置做了一個總體的設(shè)計方案。本論文研究的具體內(nèi)容包括如下四個方面:(1)確定工作裝置的總體設(shè)計方案;(2)軋車的主要工作部件軋輥、軋輥支架、機架、
15、軋槽等部件的計算說明;(3)軸承的選擇;(4)繪制裝配圖及關(guān)鍵的零件圖。 </p><p> 關(guān)鍵詞:軋車;軋輥;工作裝置;軋輥機架;軋槽;</p><p> The Working Part Design of Continuos Pad Dyeing Machine Rolling</p><p> Student: Wang ze xiang<
16、;/p><p> Tutor: Mo ya wu</p><p> (College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)</p><p> Abstract:This thesis mainly studies the transmission part of
17、 rolling cars. And according to the requirements of the rail car use, working environment, man-machine engineering, also meet the requirements of the economy, by using the theory of mechanics and system engineering theor
18、y knowledge, the working principle of rolling cars and drive a overall design scheme. The specific content of this paper research includes the following four aspects:(1)Determine the overall design scheme of working devi
19、</p><p> Keywords:Rolling car; Roll; Working device; Roller rack; Groove;</p><p><b> 1 前言</b></p><p> 1.1 我國紡織印染行業(yè)的前景</p><p> 紡織印染整行業(yè)近年來國企比重不斷下降,民營企業(yè)受
20、資金規(guī)模的限制還沒有形成大氣候,這使得三資企業(yè)有了更廣闊的發(fā)展空間。目前三資紡織印染整企業(yè)已成為該行業(yè)盈利大戶,高檔產(chǎn)品基本集中在此類企業(yè),特別是廣東的一些三資企業(yè),近來進口的高檔染化料已占到全國進口量的50%至60%。這些企業(yè)由于實現(xiàn)了面料本地化生產(chǎn),在成本大大降低的同時,保持了產(chǎn)品的高附加值,在國際市場具有相當(dāng)?shù)母偁巸?yōu)勢,給投資商們帶來了極大的收益。 中國將加快高檔面料的國產(chǎn)化進程,外商則需盡快實現(xiàn)和擴大高檔面料的本地化生產(chǎn)
21、,才能減少將來在出口上的損失,進而掌控低成本生產(chǎn)優(yōu)勢。中國紡織行業(yè)提出,力爭在3年內(nèi)將面料自給率由目前的40%提高到65%以上。據(jù)推算,服裝面料自給率提高10%,面料進口可減少約10億美元。因此,及時將高檔印染布生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到我國,可以最大限度地享受到我國入世后對紡織印染整業(yè)的利好。 目前我國紡織印染整企業(yè)高度集中在經(jīng)濟最發(fā)達的地區(qū),浙江、江蘇、廣東、山東和上海4省1市的染整布產(chǎn)量占到全國的75%以上,其中產(chǎn)量最大的是浙江,以化纖類
22、為主。而這些省市是我國開放最早、最發(fā)達的地區(qū),雖然勞動力成本比國內(nèi)其他地</p><p><b> 1.2 課題來源</b></p><p> 本次畢業(yè)設(shè)計的課題來源于邵陽市第二紡織機械廠,邵陽第二紡織機械廠為我國紡織機械大型骨干企業(yè),直屬中國紡織機械集團有限公司。邵陽第二紡織機械廠生產(chǎn)印染機械和化纖機械兩大類百余種產(chǎn)品擁有較強的技術(shù)力量和技術(shù)裝備,專設(shè)紡織機械研
23、究機構(gòu)和近百名高級工程師組成的高科技隊伍,以及與世界先進國家的紡機技術(shù)合作,加上成套引進國外高精度數(shù)控加工設(shè)備和檢測儀器,使企業(yè)具備較強的產(chǎn)品開發(fā)能力,多項紡機制造技術(shù)達到世界先進水平。</p><p> 本設(shè)計對軋車的工作部分進行詳細的設(shè)計和說明,包括了軋車的主要工作部件軋輥、軋輥支架、機架、軋槽等部件的計算說明,軸承的選擇等,并繪制軋車的裝配圖和相關(guān)零件圖。</p><p> 在本
24、設(shè)計過程中,得到了指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo),謹此表示誠摯的敬意和謝意,畢業(yè)設(shè)計小組成員的熱情幫助,謹此表示感謝,謝謝大家一直以來的支持!論文在編寫過程中,參閱引用了文獻資料及教材,再次一并向原作者表示衷心的感謝!</p><p> 由于水平和時間的有限,文中難免有誤漏妥欠之處,誠懇希望各位老師、同學(xué)給予批評指正。</p><p> 2 軋車的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>
25、; 2.1 軋車的作用</p><p> 在印染行業(yè)中,廣泛使用的軋染設(shè)備一般是連續(xù)軋染機,連續(xù)軋染機由一些單元機組成,主要有軋車 ( 浸軋裝置 ) 、固色、平洗、烘燥、汽蒸等單元裝置。各種染料由于染色工藝過程及條件不同,因而有各種軋染機。如還原染料懸浮體軋染機,不溶性偶氮染料連續(xù)軋染機,可溶性還原染料連續(xù)軋染機等。</p><p> 軋車是連續(xù)軋染機中的關(guān)鍵設(shè)備,其性能直接影響到
26、布匹的質(zhì)量。對軋車的要求:軋液要求均勻,前、后、左、中、右的帶液率要求均勻一致。目前較理想的軋車是均勻軋車,這種軋車在軋輥的兩端用壓縮空氣加壓,在軋輥內(nèi)部用油泵加壓,通過調(diào)節(jié)使整個幅度上的壓力相同,不易造成織物邊部和中間的深淺疵病。均勻軋車的一對軋輥都是軟輥,浸軋一般有一浸一軋、一浸二軋、二浸二軋或多浸一軋等幾種形式,視織物、設(shè)備,染料等情況而定??椢锖?、滲透性差、染料用量高,則宜用一浸一軋。浸軋時織物帶液率一般宜低些,軋余率高,烘干過
27、程中產(chǎn)生泳移(指織物在浸軋染液的過程中染液隨水分移動而移動的現(xiàn)象或稱游離 ) 情況越嚴重,易產(chǎn)生染色不勻??椢锷虾瑵窳吭谝欢〝?shù)值以下時(如棉30%以下,滌棉25%以下)泳移現(xiàn)象就不顯著。</p><p> 該設(shè)計研究的是一浸一軋的軋車。軋車的主要工作原理是通過電動機帶動導(dǎo)動裝置,引導(dǎo)布匹進入軋車的浸染槽,織物在染液中經(jīng)過短暫的浸漬后,隨即用軋輥軋壓,將染液擠入紡織物的組織空隙中,并除去多余的染液,使染料均勻地分
28、布在織物上。染料的上染是 ( 或主要是 ) 在以后諸如汽蒸或焙烘等處理過程中完成的,織物浸在染液里一般只有幾秒到幾十秒,浸軋后織物上帶的染液 ( 通常稱軋余率,以干布重的百分率計)不多,在30%~100%之間。(合纖30%左右,棉65%~70%左右,粘膠90%左右)。軋染是連續(xù)染色,染物所受的張力較大,通常用于機織物的大規(guī)模染色加工,勞動生產(chǎn)率較高。</p><p> 2.2 軋車的組成</p>
29、<p> 軋車分為傳動、工作和伺服三個部分,傳動部分由伺服電動機、皮帶輪、導(dǎo)輪組成;工作部分由電動機、聯(lián)軸器、軸承、主動軋輥、從動軋輥、浸染槽、等部分組成;伺服部分則是由2個氣壓傳動裝置組成,這兩個氣壓裝置分別負責(zé)對浸染槽進行傾斜以完成浸染液的裝填工作和對從動軋輥的抬升,以完成對染布的裝填和設(shè)備的維修及更換。其工作流程圖1如下:</p><p> 圖1 軋車工作流程圖</p>&l
30、t;p> Fig. 1 Rolling car work flow chart</p><p> 2.3 軋車工作方案的設(shè)計</p><p> 工作部分由主動、從動軋輥,浸染裝置和氣壓裝置組成。在對軋車進行工作方式設(shè)計時應(yīng)該充分考慮它的工作性質(zhì)、特點和整體。我們初步設(shè)計是軋輥將在電動機的傳動下完成相對運動,布料在導(dǎo)布輪的帶動下進入軋車軋槽,完成染液的浸染吸收后通過軋輥的軋壓
31、后被軋車送出來。由相關(guān)資料其軋輥工作示意圖如下:</p><p> 圖2 軋輥工作示意圖</p><p> Fig. 2 Roll working schematic diagram</p><p> 3 軋輥的設(shè)計與計算</p><p> 軋輥是軋車的主要工作部件,是對已浸染布料進行擠壓,使其將染液擠入紡織物的組織空隙中,并除
32、去多余的染液,使染料均勻地分布在織物上。</p><p> 3.1 工作部分材料的選擇</p><p> 由于該型號軋車體積不大,整體質(zhì)量相對較輕,所以在考慮軋輥設(shè)計上也應(yīng)該從使用性和經(jīng)濟性能上進行選擇。因為軋車的工作對象是對布匹,而非對其他硬質(zhì)金屬進行加工,因此在硬度和強度上的要求就不是很高,為了節(jié)約材料,縮短制造時間,我們選擇主軸加套筒的形式做為軋車的軋輥。其內(nèi)部是一主軸,同時與
33、電動機聯(lián)結(jié)而帶動軋輥工作,由相關(guān)資料,主軸上套一由40Cr鋼鑄造成的30mm厚,直徑為330mm的套筒成為其工作部分。套筒與主軸采用焊接的形式連接在一起,因為軋車的工作強度不高,因此該種設(shè)計能滿足設(shè)備的剛度和強度要求</p><p> 由于要使染液均勻的分布在布料上,因此要使軋輥與布料充分的接觸,而普通的硬質(zhì)金屬相接觸時由于有空隙的存在,因此不能完全與布料接觸。經(jīng)過查閱相關(guān)論文和資料,我們在軋輥的選擇外層使用3
34、0mm厚由丁腈橡膠為原料的合成橡膠套皮。丁腈橡膠有優(yōu)異的耐油性和耐熱性,同時還具有優(yōu)良的耐磨性和良好的抗撕裂性。</p><p> 由于有外部包了一層橡膠皮,因此軋輥實際上是橡膠皮與橡膠皮的相對運動。由于橡膠有高彈性,因此軋輥工作時會擠壓橡膠,使橡膠皮之間接觸更緊密,空隙更小,這樣就充分的與布料進行接觸,更好的完成任務(wù),如圖3所示。</p><p> 圖3 軋輥截面示意圖</p
35、><p> Fig. 3 Roll cross section diagram</p><p> 3.2 套筒的設(shè)計</p><p> 3.2.1 軋輥套筒與軋輥主軸的聯(lián)結(jié)方式</p><p> 從動軋輥是由軋輥主軸和包有一層橡膠的套筒組成。軋輥主軸和套筒的聯(lián)結(jié)是一個非常關(guān)鍵的問題。套筒與主軸必須保持相對較高的同軸度,這樣軋輥在轉(zhuǎn)動
36、時就不會跳動,保持了軋輥的穩(wěn)定性,同時也保證了布料軋壓的均勻。但同時又要結(jié)合實際,考慮到軸與套筒間的可加工性,因為套筒的尺寸不大,與軸組合后可加工的余地就不是很多。因此,我們確定選擇焊接的形式來結(jié)合套筒與軋輥主軸,由于主動軋輥和從動軋輥的受力是不一樣的,所以兩個軋輥的套筒與主軸焊接也不是一樣的。</p><p> 從動軋輥只是被動的與主動軋輥相對運動,所以它的套筒僅受到從動主軸的重力和相對小得多的扭矩。在從動軋
37、輥主軸和套筒的結(jié)合上采用4根40鋼肋均勻分布在主軸上,與套筒在兩端焊接的形式。如圖4</p><p> 而主動軋輥不但要承受來自電動機的扭轉(zhuǎn)力,同時還要承受來自從動軋輥的重力,因此其主軸與軋輥的聯(lián)結(jié)要比從動軋輥更加穩(wěn)定。因此我們確定選擇6根50鋼肋,保證軋輥的工作要求。</p><p> 圖4 軋輥主軸與套筒焊接部示意圖</p><p> Fig. 4 R
38、oll axis and sleeve welding department</p><p> 3.2.2 套筒疲勞極限計算</p><p> 軋輥套筒屬于穩(wěn)定變應(yīng)力零件,參考相關(guān)資料中對該類零件的疲勞應(yīng)力極限計算公式: tan== (1) (1)式中、分別為循環(huán)特征的極限平均應(yīng)力和極限應(yīng)力幅</p><p&
39、gt; 軋輥的屈服強度,根據(jù)《機械設(shè)計手冊》的相關(guān)數(shù)據(jù)說明=420N/mm </p><p> 是軋輥的彎曲疲勞強度,查閱《機械設(shè)計手冊》得</p><p> =0.43 (2)</p><p> =0.43715 N/mm</p><p> 將有關(guān)數(shù)
40、據(jù)帶入公式1計算出極限應(yīng)力圖上的角≦ 角,此時極限應(yīng)力為屈服極限,不易發(fā)生疲勞斷裂。其應(yīng)力圖5如下:</p><p> 圖5 套筒疲勞極限應(yīng)力圖</p><p> Fig. 5 Sleeve fatigue limit stress diagram</p><p> 3.3 從動軋輥軸的設(shè)計計算</p><p> 3.3.1
41、軸設(shè)計的主要問題:</p><p> 軸是組成機器的重要零件之一,它的主要作用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。軸的設(shè)計主要解決下列問題:</p><p> ?。?)選擇軸的材料。軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼廉價,對應(yīng)力敏感性小,又可通過熱處理提高其耐摩性及疲勞強度,故應(yīng)用最為廣泛,其中最常用的是45號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,為保證力學(xué)性能,一般應(yīng)進行調(diào)質(zhì)或者正火處理。</
42、p><p> ?。?)進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)相關(guān)資料,由于結(jié)構(gòu)設(shè)計時還不知道軸的直徑,所以要進行初步計算,粗略估算出軸的直徑,并初步確定各部分的形狀和尺寸,然后細致的進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須考慮軸在機器中的位置,軸上零件固定定位要求,工藝性要求,熱處理要求,運轉(zhuǎn)維護的要求等。</p><p> ?。?)進行軸的強度校對。在一般情況下軸的工作能力主要取決于它的強度,且大多數(shù)軸是在變應(yīng)力條件
43、下工作,因此還要進行疲勞強度的校核計算。</p><p> ?。?)必要的時候還需進行軸的剛度和震動穩(wěn)定性計算,而對于一些高速轉(zhuǎn)軸和汽輪機軸,為避免因發(fā)生共振而破壞,則必須進行振動穩(wěn)定性計算。</p><p> 3.3.2 從動軋輥軸的設(shè)計</p><p> 軸主要用來支承作旋轉(zhuǎn)運動的零件,如齒輪、帶輪,以傳遞運動和動力。,根據(jù)設(shè)計要求,設(shè)計的具體步驟、內(nèi)容如
44、下:</p><p> (1)從動軋輥軸的設(shè)計計算與說明:選擇軸的材料確定許用應(yīng)力。故選用45鋼,由于軸長度較長,需進行調(diào)質(zhì)處理。查機械設(shè)計設(shè)計手冊可得:</p><p> 它的抗拉強度=640 MPa </p><p> 屈服強度=355 MPa</p><p> 彎曲疲勞極限=27 MPa </p><p>
45、; 剪切疲勞極限=155MPa</p><p> 許用切應(yīng)力=40 MPa</p><p> 按彎曲許用切應(yīng)力,初步估算軸的最小直徑</p><p> 由于主動軋輥與從動軋輥的大小一樣,因此,這里從動軋輥軸的設(shè)計可參考主動軋輥軸。</p><p><b> 功率=7.5kW</b></p><
46、;p> 轉(zhuǎn)速=3000/17=176r/min</p><p><b> 轉(zhuǎn)矩</b></p><p> =9.55=9.55=4.1N.mm (3)</p><p><b> 根據(jù)公式</b></p><p><b> (4)</b></p
47、><p> 即 初步計算出軸的直徑</p><p> 查設(shè)計手冊得其中C=115, =40 Mpa</p><p><b> 可求得46mm</b></p><p> 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要有三項內(nèi)容:</p><p> ?、俑鬏S段徑向尺寸的確定</p><p> ?、诟?/p>
48、軸段軸向長度的確定</p><p> ?、燮渌叽纾ㄈ珂I槽、圓角、倒角,退刀槽等)的確定</p><p> 根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點,結(jié)合后述尺寸確定,按比例繪制軸的草圖??紤]到軸需要承受較大的徑向載荷,故選用調(diào)心滾子軸承,選用軸用彈性擋圈對軸承內(nèi)圈進行軸向定位。并根據(jù)機器的工作性能要求和工作環(huán)境要求,選用適當(dāng)?shù)拿芊馊M行防油防塵。并采用內(nèi)嵌式軸承端蓋實現(xiàn)軸承兩端單向固定,依靠普通平鍵聯(lián)接實
49、現(xiàn)軸向固定,利用軸肩結(jié)構(gòu)和止動環(huán)實現(xiàn)軸與軸承的軸向固定。根據(jù)以上條件,可繪制軸的草圖,如圖6所示(軸與其它零部件相配合的具體情況見裝配圖)。 </p><p> 圖6 從動軋輥軸草圖</p><p> Fig. 6 Driven rolling roll shaft sketch</p><p> ?。?)各軸段徑向尺寸的確定。如草圖6所示,從軸
50、左段開始確定各軸段的徑向尺寸。與軸承內(nèi)徑相配合,并為了對軸承內(nèi)徑進行軸向固定,在進行軸的設(shè)計時,我們采用右端用軸肩固定,左端采用止動環(huán)進行固定,考慮軸的最小尺寸要求以及軸與軸承配合的問題,結(jié)合軸的標準直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列,可以取=90, 選定軸承代號為22318C/W33的軸承(軸承的選擇見下文所示)。從左至右逐段選取相鄰軸段的直徑。為軸肩部分,直徑要求大于22318C/W33的最小安裝尺寸要求,并要與密封圈的內(nèi)圈相配合,故取=1
51、05mm。與工作件相配合,考慮到軸的工作可靠性和經(jīng)濟性及安裝的方便性,可初取軸徑為=120mm。</p><p> 根據(jù)軸的對稱性,可分別求得,==105mm,==90mm。</p><p> 所以可得各軸段直徑為:</p><p> =90; =105mm;</p><p> =120mm;
52、=105mm;</p><p> =90mm; </p><p> 根據(jù)以上數(shù)據(jù),可初步確定各軸段的徑向尺寸圖如圖7所示:</p><p> ?。?)各軸段軸向長度的確定:如圖7所示,結(jié)合軸的標準直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列,從軸左段開始確定各軸段的軸向尺寸。與軸承22318C/W33(軸承的選擇見下文所示),軸徑等于90mm的A型軸用彈性擋圈相
53、配合,考慮到軸的工作可靠性和經(jīng)濟性及安裝的方便性,查機設(shè)計手冊,考慮軸的最小尺寸要求以及軸與軸承配合的問題,可得軸承安裝尺寸寬度=64mm,A型軸用彈性擋圈的安裝尺寸寬度S=2.5mm ,軸端取=18.5mm。</p><p> 圖7 從動軋輥軸徑向尺寸圖</p><p> Fig. 7 Driven roll axial-radial size figure</p>
54、<p> ?。?)各軸段軸向長度的確定:如圖7所示,從軸左段開始確定各軸段的軸向尺寸。與軸承22318C/W33,軸徑等于90mm的A型軸用彈性擋圈相配合,查機</p><p> 設(shè)計手冊,可得軸承安裝尺寸寬度=64mm, A型軸用彈性擋圈的安裝尺寸寬度S=2.5mm ,軸端取=18.5mm。</p><p> =+S+=64mm +2.5mm+13.5mm =80mm
55、 (5)</p><p> 軸與端蓋及密封圈相配合的部分,根據(jù)計算,取=213mm。</p><p> 為軸和工作件相配合部分,由工作要求W=1100mm,故取=W+20=1120mm。==213mm</p><p><b> ==80mm</b></p><
56、p> 所以可得到各軸段長度分別為:</p><p> =80mm; =213mm;</p><p> =1120mm; =213mm;</p><p> =80mm; </p><p> 根據(jù)以上數(shù)據(jù),可初步確定各軸段的軸向尺寸圖如圖8所示。</p><p&
57、gt; ?。?)其它尺寸(如鍵槽、圓角、倒角等)的確定:軸的右端需要與聯(lián)軸器聯(lián)接,所以需要設(shè)計鍵聯(lián)接。根據(jù)工作要求,在符合工作要求的前提下,由機械設(shè)計課程設(shè)計手冊,選用鍵22×14 GB 1096-79(公稱尺寸,長度L系列為100的普通平頭聯(lián)接)。</p><p> 再根據(jù)設(shè)計要求,確定軸上倒角,退刀槽等尺寸。繪制軸的零件圖,并進行標注,如圖9。</p><p> 圖8
58、從動軋輥軸向尺寸圖 </p><p> Fig. 8 Driven rolling roller to the size chart</p><p> 圖9 從動軋輥軸零件圖</p><p> Fig. 9 Driven rolling roller part drawing</p><p> 3.3.3 按彎曲許用應(yīng)力進行軸
59、的強度校正</p><p> ?。?)軸的許用應(yīng)力強度校核的步驟:對于主要結(jié)構(gòu)形狀和尺寸,軸上零件的位置以及外載荷和支反力的作用位置均已經(jīng)確定的軸可以按許用應(yīng)力進行軸的強度校正,。對于一般重要的,彎扭復(fù)合的軸采用這一方法進行強度計算也已經(jīng)足夠可靠,根據(jù)材料力學(xué),它的一般計算步驟如下: </p><p> ①畫出軸的空間受力簡圖(如圖10),將作用力分解為水平面受力和垂直面受力。求出水平面
60、和垂直面上的支點反力。</p><p> ?、诜謩e畫出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩</p><p> ?、圩鞒龊铣蓮澗豈=3000N</p><p><b> ?、茏鞒鲛D(zhuǎn)矩T圖</b></p><p> ?、莞鶕?jù)合成彎矩M和轉(zhuǎn)矩T作出當(dāng)量彎矩。的計算公式為</p><p> =
61、 (6)</p><p> 式中是根據(jù)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的循環(huán)特征差異而定的應(yīng)力校正系數(shù)。對于扭矩切應(yīng)力為靜應(yīng)力時,取=0.3;對于扭矩切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時,取=0.6;對于扭矩切應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力時,取=1。</p><p> ⑥核軸的強度,危險截面的計算應(yīng)該滿足下列條件</p><p> (7)
62、 式中:W——軸的抗彎截面系數(shù),計算公式可查機械設(shè)計手冊。</p><p> 式中:M是合成彎矩(N·mm);,MH和MV分別為水平面上和垂直面上的彎矩;T是工作扭矩(N·mm);α是根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的應(yīng)力修正系數(shù);W是軸的抗彎截面系數(shù)(mm3);σe是當(dāng)量彎曲應(yīng)力,MPa;[σ-1] 是許用彎曲應(yīng)力(MPa)。</p><p> 對于有鍵槽的危險截面,單鍵時應(yīng)將
63、計算出的軸徑加大5%;雙鍵時軸徑加大10%。計算出的軸徑還應(yīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計中初步確定的軸徑進行比較,若大于初步確定的軸徑,說明強度不夠,軸的結(jié)構(gòu)要進行修改;若小于初步確定的軸徑,除非相差很大,一般就以結(jié)構(gòu)設(shè)計的軸徑為準。</p><p> ?。?)校核計算:①畫出軸的空間受力簡圖,將軋輥上受力簡化為集中中心作用于軸上,軸的支點反力也簡化為集中力通過軸承載荷中心O作用于軸上,軸的受力簡圖
64、 </p><p> 圖10 從動軋輥軸的受力簡圖</p><p> Fig. 10 The driven force of rolling roller</p><p> ?、诋嫵鏊矫媸芰D,計算支點反例,畫出水平面彎矩圖(如圖 11)。根據(jù)已經(jīng)條件可知從動軋輥的受力主要是軋輥自身的重力為=1700N,所以可得:</p>&
65、lt;p> 支點水平反力 (8)</p><p> ③畫出垂直面受力圖,計算支點反力,畫出垂直彎矩圖(如圖 11)。根據(jù)已經(jīng)條件可知上軋輥對下軸的的作用力在水平方向的作用力為=3000N,所以可得:</p><p><b> 支點反力:</b></p><p> 圖11 從動軋輥軸水平彎
66、矩圖</p><p> Fig. 11 Driven rolling roller horizontal bending moment diagram</p><p> ?。吹姆较蚝拖嗤?( 9 )</p><p> C點彎矩: 1500N=1200000 N.mm (10)</p>
67、<p> 圖12 從動軋輥軸垂直彎矩圖</p><p> Fig. 12 Driven rolling roll shaft vertical bending moment diagram</p><p> ?、芮蠛铣赊D(zhuǎn)矩,畫出合成彎矩圖:(圖12)</p><p> C點合成彎矩 =1380000 N.mm
68、 (11)</p><p> ⑤畫出轉(zhuǎn)矩T圖,如圖14</p><p> ?、抻嬎鉉處當(dāng)量彎矩,畫出當(dāng)量彎矩圖,如圖15.</p><p> ?、咝:溯S的強度 根據(jù)彎矩大小及軸的直徑選定C截面進行強度校核</p><p> 查《機械設(shè)計手冊》,當(dāng)鋼45鋼=640MPa ,查表用插值法得=59Mpa。C截面當(dāng)量彎曲應(yīng)力。<
69、/p><p> 圖13 合成彎矩圖</p><p> Fig. 13 Synthesis of bending moment diagram</p><p><b> 圖14 轉(zhuǎn)矩T圖</b></p><p> Fig. 14 Torque T figure</p><p> 圖15
70、 當(dāng)量彎矩圖</p><p> Fig. 15 Equivalent bending moment diagram</p><p> =1401000N.mm (12)</p><p> =8.11MPa< (13)</p><p>
71、所以在C截面處安全。</p><p> 綜上所述,該軋輥軸滿足要求。</p><p> 4 機架的設(shè)計與計算</p><p> 4.1 機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p> 軋車的機架的作用是支承和容納零件、部件,如擴幅輥,導(dǎo)布輪,軋槽等。它應(yīng)該包含底座,橫梁、立拄等部分。</p><p> 4.1.1
72、機架材料的選擇</p><p> 我們考慮到軋車主要是利用自身的重力對布料進行擠壓所受的力是軋輥的重力,因此我們可以考慮強度適中,硬度較高,成本比較低的材料進行選擇。由于機架上還要考慮到其他零、部件的安裝,經(jīng)過查閱機械制造基礎(chǔ),我們選擇使用一般工程用鑄造碳鋼ZG230—450。該型號碳鋼適合鑄造平坦的零件,如機座、機蓋、箱體、鐵臺,工作溫度在450℃以下的管路附件等。</p><p>
73、 4.1.2 機架形狀的選擇</p><p> 根據(jù)軋車的工作方式,大部分零部件是成徑向安裝的,如軋輥、軋槽,擴幅輥,導(dǎo)布輪等。其零部件也不是十分多,因此我們可以選擇比較簡約的機架形狀??蚣苁綑C架比較合適軋車,除滿足其對零、部件的安裝要求外,其還有較好的穩(wěn)定性。</p><p> 4.1.3 機架立柱的選擇</p><p> 機架立柱是承受軋車的主要
74、重力,并且大部分傳動部件都安裝在立柱上,同時還起到對軋車內(nèi)部的保護作用。因此機架立柱的選擇非常重要,既不能過大,因為過大的立柱會減小軋車內(nèi)空間,同時還不好加工和安裝。同樣也不能過小,過小的立柱強度不夠,承重能力差。查閱相關(guān)設(shè)計手冊后,確定選擇矩形立柱。</p><p> 4.1.4 軋車機架其他部分的設(shè)計</p><p> 考慮到機器的穩(wěn)定性,我選擇機架的底板是30mm厚的Q23
75、5A。整個機架焊接在鋼板上,鋼板采用壓下螺栓與地面固定。這樣既滿足穩(wěn)定和強度要求,又大量節(jié)約了材料和制造時間。同時在機架底梁的選擇上,考慮到底梁的主要作用是穩(wěn)定機架而非受力,我選擇100的槽鋼。通過與槽鋼的焊接,機架就擁有了更好的穩(wěn)定性。</p><p> 4.2 機架尺寸的確定</p><p> 根據(jù)圖16中對機架形狀的選擇,畫出草圖如下,對其進行尺寸計算:</p>
76、<p><b> 圖16 機架草圖</b></p><p> Fig. 16 A sketch of the rack</p><p><b> ?、俅翱诟叨菻:</b></p><p><b> ?。?4)</b></p><p> =390+105+2&
77、#215;104+40+300</p><p><b> =1143mm</b></p><p><b> a—軋輥中心距</b></p><p><b> d —輥頸直徑</b></p><p> S—軸承和軸承座的徑向厚。</p><p>&
78、lt;b> h—上軋輥調(diào)整距離</b></p><p><b> ?、诖翱趯挾龋?lt;/b></p><p> =(1.15~1.30) (15)</p><p> = 1.420 mm </p><p> —支承軸輥身直徑 m</p&
79、gt;<p> ?、垡桓⒅孛娣eA:</p><p> 對于鑄鋼軋輥(一般軋車)A=(0.8~1.0)</p><p><b> = 0.1521</b></p><p> 根據(jù)以上設(shè)計數(shù)據(jù),再考慮其他零、部件在機架上的安裝與布置,確定機架的尺寸如圖17。</p><p> 4.3 機架的強度
80、計算</p><p> 根據(jù)《機械設(shè)計手冊》中對機架結(jié)構(gòu)靜強度的計算,現(xiàn)對軋車機架進行強度計算。設(shè)計時,根據(jù)該軋車的形狀特點,軋輥裝配在立柱上,此時將機架簡化為封閉框架。</p><p> 圖17 機架尺寸圖</p><p> Fig. 17 Frame size chart</p><p> 4.3.1 繪制機架計算簡圖&l
81、t;/p><p> 圖18 機架計算簡圖</p><p> Fig. 18 Frame diagram calculation</p><p> 根據(jù)《機械設(shè)計手冊》上的計算方法,我們將取機架的三個截面。它們分別是上、下橫梁的中間截面,立柱的中間截面。</p><p> 確定各段的慣性矩I及上下橫梁上的載荷。</p>&
82、lt;p><b> 上橫梁中間截面:</b></p><p><b> I=0.093m</b></p><p><b> 立柱的中間截面:</b></p><p> I=0.0206 m</p><p><b> 下橫梁中間截面:</b>
83、</p><p><b> I=0.074 m</b></p><p><b> 上橫梁左右端:</b></p><p><b> 下橫梁左右端:</b></p><p> 集中應(yīng)力410N的等效臂力:</p><p> =
84、 (16)</p><p><b> =0.187 m</b></p><p><b> 尺寸及b:</b></p><p> =-=1-20.187=0.626 m</p><p><b> b = 1.2 m</b></p>
85、<p> 4.3.2 機架的靜強度計算:</p><p> ?、抛饔迷诹⒅系膹澗?:</p><p><b> ?。?7)</b></p><p> 因為機架為矩形結(jié)構(gòu),所以R和R均為0,將各項數(shù)據(jù)代入計算得</p><p> M=49.4310 N.M</p><p>
86、⑵作用在橫梁中部的彎矩M:M= </p><p> =57.6610 N.M</p><p> ⑶上橫梁中間截面最大彎曲應(yīng)力:==349.5510</p><p> ?、认聶M梁中間截面最大彎曲應(yīng)力:==437.7610</p><p> ?、闪⒅鶛M截面最大拉應(yīng)力:==312.3410</p><p> 根據(jù)機械設(shè)
87、計手冊,該型機架的許用應(yīng)力在橫梁上為500~70010,在立柱上為300~40010。因此綜上所述,該機架滿足強度要求。</p><p> ?、蕶C架各截面的疲勞安全系數(shù):①上橫梁中間截面: </p><p><b> S==3.98</b></p><p><b> ?、诹⒅虚g截面:</b></p>&l
88、t;p><b> S==6.32</b></p><p> ?、蹤M梁與立柱交接處:</p><p><b> S==3.64</b></p><p> ?、塑堓佋跀嗔褧r機架不產(chǎn)生塑性變形時的許用應(yīng)力:</p><p> = (18)</p&g
89、t;<p><b> =</b></p><p><b> =48010Pa</b></p><p> 5 從動軋輥支架的設(shè)計和軸承的選擇</p><p> 5.1 從動軋輥支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p> 由于從動軋輥的質(zhì)量較重,當(dāng)軋輥出現(xiàn)故障或者更換布匹的時候,需要將
90、軋輥整體抬升,這個時候單純靠人力去完成是十分困難以及危險的,因此我們需要一個支架能支承起軋輥,并且能用汽缸的將軋輥抬離主動軋輥,同時能夠安全的避開其他零、部件,故用以下結(jié)構(gòu)合適,如圖19。</p><p> 機架支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計上考慮到整體設(shè)備的布置與安裝,將支架設(shè)計成小角度彎桿的形狀,在聯(lián)結(jié)軋輥的部分由于是主要受力部分故取用較寬的尺寸。</p><p> 圖19 從動軋輥支架機構(gòu)圖&
91、lt;/p><p> Fig. 19 The driven roller bracket body figure</p><p> 圖上軸承為軋輥軸承,軸1對整個支架起固定和支承作用,軸2與液壓桿連接,在液壓桿的拉動下,支架下部隨拉桿移動,支架上部由于有軸1的固定,因此支架上部會向后上方抬起,由于軋輥上的軸承與支架焊接在一起,因此,支架抬升時,將把軋輥抬升,此時可對布料進行更換等操作。&
92、lt;/p><p> 5.1.1 材料的選擇</p><p> 軋輥支架起支承整個軋輥的作用,因此需要滿足一定的強度與剛度要求。查閱相關(guān)資料后,我們選擇布氏硬度達130~180HBS的QT400-18作為我們制造從動軋輥支架的材料。</p><p> 對支架上軸的選擇:對于軸1由于要起支承的作用,所以對其強度要求就高些,我們經(jīng)查閱相關(guān)設(shè)計手冊后,確定使用40Cr作
93、材料直徑為60mm的軸。而軸2由于只需要受液壓裝置拉力作用,因此其軸的要求也就相應(yīng)不高,我們選擇20鋼做材料。</p><p> 5.1.2 尺寸設(shè)計</p><p> 根據(jù)機架的尺寸,考慮到與副軋輥與主軋輥的配合,加上布料的運送穩(wěn)定性和連續(xù)性,因此設(shè)計副軋輥與主軋輥之間成30°夾角,此角度增加了主副軋輥間的夾緊力,使布料的脫水更充分,染料更方便進入布料,同時還保證了布料
94、在軋輥相對運動時的穩(wěn)定和連續(xù)性,不易產(chǎn)生卡布,斜布的現(xiàn)象。如圖20所示。</p><p> 軋輥支架的厚度選擇要根據(jù)整個機架的尺寸大小和周邊零部件的位置,因此我們選擇較為合適的70mm。其它的尺寸請參考從動軋輥支架零件圖。</p><p> 5.1.3 對軸1做強度分析</p><p> 在軋輥支架在底部液壓桿的拉動下而與主軋輥分離時,支架主要受力部位是支
95、架上的轉(zhuǎn)動軸1,其受力圖如圖21所示。軸所受力F為副軋輥以及軋輥上軸承的重力,大約為4000N。由于軸裝配在軸承中(軸承的選配見5 .2節(jié))其危險截面在軸的中心部分。求出其中央截面的彎矩M和剪力Q。</p><p><b> 軸的受力集度:</b></p><p><b> q=</b></p><p><b&g
96、t; 軸兩端的支反力:</b></p><p><b> R=R=</b></p><p><b> 中央截面上的剪力:</b></p><p> Q= R=2000N</p><p><b> 彎矩:</b></p><p>
97、M= R0.07=140N</p><p> 圖20 軋輥相對位置圖</p><p> Fig. 20 Roll the relative location map</p><p> 圖21 從動軋輥支架軸1受力圖</p><p> Fig. 21 Driven by trying to roll holder shaft 1
98、</p><p> 根據(jù)設(shè)計手冊上40Cr軸的性能參數(shù),此時,軸的強度滿足要求。</p><p> 5.2 軸承的選擇</p><p> 因為軋輥是轉(zhuǎn)動體,因此它的軸承應(yīng)選擇滾動軸承。而軋車工作時,要求軋輥轉(zhuǎn)動時的穩(wěn)定性要足夠好,不然會造成軋壓不均勻的現(xiàn)象,因此我們選擇調(diào)心滾子軸承。最后根據(jù)軋輥主軸的尺寸大小,我們確定選擇22318C/W33型調(diào)心滾動軸承。
99、其具體參數(shù)請參考相關(guān)書籍。</p><p> 在對軋輥支架上軸承的選擇上考慮到其主要起轉(zhuǎn)動的作用而非受力件,所以對其要求較低。根據(jù)機械設(shè)計,我選擇1312和1308型深溝球軸承分別為支架上軸1和軸2的軸承。</p><p> 5.3 軸承上密封圈的選擇</p><p> 由于軋車是紡織設(shè)備,因此其工作環(huán)境粉塵較多,為了防止外物進入軋輥軸承,影響軸承的工作,我
100、們需要為軋輥軸承選擇密封件。根據(jù)軋輥軸的形狀及轉(zhuǎn)動速度等條件,我們選擇唇形密封圈對其進行密封,因為唇形密封圈有良好的耐磨和耐壓性,能夠在軸轉(zhuǎn)動時依然保持良好的密封效果。</p><p> 因為滾動軸承兩側(cè)的軸的形狀是不一樣的,因此我們要選擇兩種不同的密封圈對其進行密封。查資料后,我們選擇FB9012012GB13871-1992型唇形密封圈作為主動軋輥軸與電動機聯(lián)結(jié)端的密封件。而對于各軸承內(nèi)側(cè)的密封圈我們則選擇
101、FB105/30DG13871-1992型密封圈。</p><p> 6 軋槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p> 6.1 軋槽的作用</p><p> 軋槽是軋車中盛裝染料,使布料充分上染的零件。該零件的好壞直接影響到布料上染是否充分,對染后布料的質(zhì)量起重要作用。</p><p> 6.2 軋槽的設(shè)計</p><p
102、> 安裝在軋車的下部,軋槽的設(shè)計中需解決幾個關(guān)鍵的問題是:</p><p> ?、跑埐鄣拇笮。很埐鄣拇笮£P(guān)系到染料的盛裝量。過小的軋槽無法使布料完全吸收染料從而影響其質(zhì)量,而過大的軋槽又浪費了空間和材料,對于軋槽的卸料有影響。</p><p> ⑵軋槽的形狀:軋槽的形狀直接關(guān)系到布料在軋槽內(nèi)的有效吸收染料的時間。時間過少則吸收染料不充分,影響質(zhì)量。時間過多則影響生產(chǎn)效率。<
103、/p><p> ?、擒埐鄣拿芊猓很埐勖芊獾暮脡闹苯佑绊懙皆撥埐凼欠衲苁⒀b染液,是否會漏液,腐蝕機器,造成不必要的損失。</p><p> 6.2.1 軋槽的設(shè)計</p><p> 在對軋槽的設(shè)計中,考慮到以上問題,因此在軋槽形狀的選擇上我們使用V型軋槽。在V型軋槽的中下部安裝一導(dǎo)輪,通過帶輪的帶動,布料從軋槽的一端進入軋槽,經(jīng)過軋槽底部后從軋槽的另一端出來。這樣不
104、僅使布料有充足的時間吸收染料,同時也大量節(jié)省了空間和材料。示意圖22如下:</p><p> 軋槽用鋼板焊接制造,結(jié)合軋車的大小,整臺機器上各設(shè)備的布置安裝,在軋</p><p> 槽的寬度上我們選擇460mm,在軋槽的高度上我們選擇370mm。這樣軋槽就能比較合適的安裝在軋車的中下部。因為軋槽主要是盛裝染液,受力較小,綜合經(jīng)濟等各方面的選擇,因此在其厚度的選擇上我們可以考慮選擇—10
105、mm.其具體尺寸請參考零件圖。</p><p> 圖22 軋槽外形設(shè)計圖</p><p> Fig. 22 Groove shape design</p><p> 由于軋槽安裝在機器的底部,當(dāng)需要更換染液時,工人把軋槽從機器底部取出是十分不方便的,因此我們需要一個更加簡便的方法來完成染液的更換。我們將軋槽通過一根軸與機器的機架聯(lián)結(jié),使其能夠繞軸轉(zhuǎn)動。染液
106、的更換也不是十分方便,若能通過外力將軋槽傾斜就能夠達到目的了。因此,我們設(shè)計在軋槽上部與一氣壓缸通過軸聯(lián)結(jié)。當(dāng)氣壓桿伸長時,推動軋槽向外翻,這樣就能完成染液的更換了。</p><p> 圖23 軋槽氣壓裝置示意圖</p><p> Fig. 23 Groove pneumatic device schematic diagram</p><p> 6.3
107、 軋槽的密封</p><p> 軋槽內(nèi)盛裝的是液態(tài)物體,而軋槽是由鋼板焊接而成,因此僅靠焊接的密封性是很難保證軋槽不漏液,所以我們對軋槽焊接部分還需要補充密封設(shè)施。密封的材料有很多,結(jié)合軋槽的實際情況,我們根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計手冊上對密封的說明,我們選擇對軋槽進行膠密封。根據(jù)有關(guān)資料,我們選擇Y-150型密封膠,能夠保證其使用需求。</p><p><b> 總 結(jié)<
108、/b></p><p> 本次畢業(yè)論文的課題是基于軋車功能的傳動設(shè)計,它是軋車設(shè)計生產(chǎn)的一個重要問題,是機械設(shè)計中的一個典型課題??偟恼f來,本課題有一定的難度,它需要扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識和認真細致的計算處理能力。這樣的課題對我來說是一個重要的挑戰(zhàn),它既鞏固了我大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識,又使我學(xué)到了不少新的知識,如結(jié)構(gòu)設(shè)計,綜合設(shè)計,數(shù)據(jù)計算處理等。</p><p> 在這次論文的編寫
109、過程中,我首先是在網(wǎng)上搜索了與本課題相關(guān)的資料,充分掌握了課題的來源和背景,然后結(jié)合莫亞武老師所給的資料和自己的專業(yè)知識,確定了實驗的基本方案和論文的編寫進度。在寫好開題報告后,復(fù)習(xí)了與論文有關(guān)的專業(yè)知識,接著進行了為期一周的信息搜集,獲得了一批可靠的設(shè)計數(shù)據(jù)。后又用了一周的時間對數(shù)據(jù)進行了比較科學(xué)的處理,并得到了我們預(yù)期的結(jié)果。</p><p><b> 參考文獻</b></p&g
110、t;<p> [1] 田利明,康寶祥.我國紡織印染行業(yè)的前景[J].紡織導(dǎo)報,2009,18(2):5-7 .</p><p> [2] 孫桓 . 機械原理[M]. 北京:高等教育出版社. 2005.12:278-292.</p><p> [3] 許書林,徐楊.機械制造基礎(chǔ)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社.2009.6:91-119.</p><p
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115、p> [16] 成大先.機械設(shè)計手冊(第3卷)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2009,第四版:136-157.</p><p> [17] 劉鴻文. 材料力學(xué)[M]. 北京:高等教育出版社. 2002:173.</p><p> [18] 許書林,徐楊.機械制造基礎(chǔ)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社.2009.6:25-29.</p><p> [19
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