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第8章農(nóng)業(yè)、林業(yè)與木工機(jī)械8.1農(nóng)業(yè)、林業(yè)與木工機(jī)械總論8.2一種典型農(nóng)業(yè)機(jī)械——谷物聯(lián)合收獲機(jī)的構(gòu)造8.3其他農(nóng)業(yè)、林業(yè)與木工機(jī)械8.1農(nóng)業(yè)、林業(yè)與木工機(jī)械總論我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),但還遠(yuǎn)不是農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó),這在很大程度上源于我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平較低。農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié),即農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)預(yù)測(cè)、生產(chǎn)、加工、銷(xiāo)售、分配等。生產(chǎn)環(huán)節(jié)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一即是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化水平和自動(dòng)化水平。本章將給大家介紹典型農(nóng)業(yè)機(jī)械的功能和結(jié)構(gòu),其中包括林業(yè)機(jī)械。因木工機(jī)械是林業(yè)機(jī)械的延伸,為節(jié)約篇幅,也在此一并作簡(jiǎn)要介紹。8.1.1農(nóng)林及木工機(jī)械的特點(diǎn)

由于農(nóng)業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜性和多種技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素的作用,形成了農(nóng)林機(jī)械不同于其他機(jī)械的特點(diǎn)。明確這些特點(diǎn),將有助于人們對(duì)各類(lèi)農(nóng)林機(jī)械結(jié)構(gòu)的了解,有助于人們更好地將各類(lèi)工程技術(shù)知識(shí)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。從機(jī)械設(shè)計(jì)的要求而言,其特點(diǎn)可分述如下:

1)農(nóng)業(yè)、林業(yè)機(jī)械工作對(duì)象

該類(lèi)機(jī)械的工作對(duì)象包括植物、動(dòng)物、微生物等有機(jī)生命的機(jī)體和土壤、肥料、水分等各種形態(tài)的物質(zhì)。僅農(nóng)作物一項(xiàng),常見(jiàn)的就有糧、棉、油、麻、絲、茶、糖、菜、煙、果、藥等等。它們的種類(lèi)很多,物理機(jī)械性能和生物特性各異,并且處在不斷的變化中。有人認(rèn)為,農(nóng)業(yè)、林業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)這一領(lǐng)域,對(duì)工程技術(shù)人員的工作能力的要求,要比其他工程領(lǐng)域要求更高。農(nóng)林機(jī)械應(yīng)當(dāng)在工作條件變化范圍很大的狀況下獲得更滿(mǎn)意的工作效果。

2)工作的季節(jié)性

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)多,為完成一項(xiàng)作業(yè)就需要一種機(jī)器或工作部件,而往往只用很短的時(shí)間。因此,很多情況下農(nóng)林機(jī)械的年利用率很低。由于季節(jié)性強(qiáng),某些環(huán)節(jié)要求在極短的時(shí)間內(nèi)完成(有時(shí)甚至是幾天內(nèi)),機(jī)器的負(fù)荷很大。這就對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性和可靠性提出了嚴(yán)格的要求。

3)作業(yè)條件

經(jīng)常在露天、塵土飛揚(yáng)、地面高低不平和田間濕滑泥濘的環(huán)境下進(jìn)行移動(dòng)作業(yè)。這與安裝在車(chē)間里或行駛在平滑路面上的其他機(jī)器不同,它所受到的銹蝕、磨損、振動(dòng)都比較大。如果未充分考慮到這些特點(diǎn),加之使用保養(yǎng)不當(dāng)就更容易發(fā)生故障,并影響工作壽命。

4)各類(lèi)機(jī)械量大面廣

農(nóng)業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)使用的機(jī)械量極大,節(jié)省每一分支出都有重要意義。目前,世界市場(chǎng)上由于先進(jìn)國(guó)家大規(guī)模種植技術(shù)的應(yīng)用,以及各國(guó)政府各種形式的農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼,農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格一直在低位徘徊,降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。這包括兩個(gè)方面:一是機(jī)器本身的消耗,如耗油、操作人工費(fèi)用、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用和機(jī)器價(jià)格等;二是田間作業(yè)損失,采收的損失大,表示作業(yè)成本上升,增大了農(nóng)作物生產(chǎn)的總成本。8.1.2農(nóng)林機(jī)械的分類(lèi)

農(nóng)業(yè)機(jī)械的范圍,迄今尚無(wú)統(tǒng)一的定義。簡(jiǎn)言之,作為機(jī)械工程的一個(gè)門(mén)類(lèi)而言,廣義的農(nóng)業(yè)機(jī)械包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中(林、牧、副、漁在內(nèi))所使用的各種動(dòng)力和機(jī)具。如前所述,本書(shū)將木工機(jī)械也作為其中之一予以介紹。狹義的農(nóng)業(yè)機(jī)械,指按照農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)性質(zhì)劃分,可分為六大類(lèi):農(nóng)田(作業(yè))機(jī)械、農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械、裝卸運(yùn)輸機(jī)械、排灌機(jī)械、畜牧機(jī)械和其他機(jī)械。以上分類(lèi)未包括林業(yè)、漁業(yè)機(jī)械,農(nóng)業(yè)機(jī)械所使用的動(dòng)力機(jī)械如拖拉機(jī)也不包括在內(nèi)。本書(shū)僅以各類(lèi)機(jī)械的功能結(jié)構(gòu)介紹為宗旨,對(duì)本章所涉及的機(jī)械進(jìn)行如下分類(lèi):

(1)農(nóng)田基本建設(shè)機(jī)械。該類(lèi)機(jī)械包括平地機(jī)、推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、開(kāi)溝機(jī)、筑埂機(jī)等。

(2)耕作機(jī)械。該類(lèi)機(jī)械包括鏵式犁、深松鏟、圓盤(pán)耙、釘齒耙、鎮(zhèn)壓器、旋耕機(jī)、耕耙聯(lián)合作業(yè)機(jī)等。

(3)播種機(jī)械。該類(lèi)機(jī)械包括谷物條播機(jī)、玉米點(diǎn)播機(jī)、水稻直插機(jī)、牧草撒播機(jī)、聯(lián)合播種機(jī)等。

(4)栽植機(jī)械。該類(lèi)機(jī)械包括水稻插秧機(jī)、拔秧機(jī)、煙草栽植機(jī)、馬鈴薯種植機(jī)等。

(5)施肥機(jī)械。該機(jī)械包括氨水施肥機(jī)、廄肥撒運(yùn)機(jī)、化肥施播機(jī)、顆粒肥料施播機(jī)等。

(6)田間管理機(jī)械。該類(lèi)機(jī)械包括鋤草機(jī)、中耕追肥機(jī)、中耕培土機(jī)、除莠劑噴撒機(jī)等。

(7)植物保護(hù)機(jī)械。該類(lèi)機(jī)械包括噴粉機(jī)、噴霧機(jī)、聯(lián)合噴粉噴霧機(jī)、彌霧機(jī)、消毒機(jī)等。

(8)收獲機(jī)械。該類(lèi)機(jī)械包括谷物收割機(jī)、谷物聯(lián)合收獲機(jī)、亞麻收割機(jī)、棉花收獲機(jī)、玉米收獲機(jī)、花生收獲機(jī)、水果采收機(jī)、土豆收獲機(jī)等。

(9)場(chǎng)上作業(yè)機(jī)械。該類(lèi)機(jī)械包括脫粒機(jī)、復(fù)式脫粒機(jī)、清選機(jī)、揚(yáng)場(chǎng)機(jī)、烘干機(jī)等。

(10)農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械。這類(lèi)機(jī)械很多,如谷物粉碎機(jī)、礱谷機(jī)、碾米機(jī)、大米拋光機(jī)、面粉加工成套設(shè)備、面條加工機(jī)、粉絲加工機(jī)、榨油機(jī)、揉茶機(jī)、水果消毒機(jī)、水果包裝機(jī)等。

(11)裝卸運(yùn)輸機(jī)械。該類(lèi)機(jī)械包括螺旋式提升機(jī)、刮板式輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、氣力輸送機(jī)、栓塞式氣力輸送機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)、物料拋擲器等。

(12)排灌機(jī)械。該類(lèi)機(jī)械包括液體攪拌裝置、潛水泵、離心泵、噴灌設(shè)備、滴灌設(shè)備等。

(13)畜牧機(jī)械。畜牧機(jī)械包括的機(jī)器種類(lèi)較多,典型的包括擠奶機(jī)、牛奶分離機(jī)、剪羊毛機(jī)械、牧草收獲機(jī)、飼草捆扎機(jī)、谷物粉碎機(jī)、飼料去鐵裝置、飼料混合機(jī)、顆粒飼料加工機(jī)、顆粒飼料破碎機(jī)、顆粒飼料分級(jí)篩、顆粒飼料冷卻器、飼料油脂添加機(jī)、畜禽飼喂機(jī)、鍘草機(jī)、飼草粉碎機(jī)等。

(14)林業(yè)及木工機(jī)械。林業(yè)機(jī)械和田間作業(yè)機(jī)械一樣,涵蓋林業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié),包括木材采伐和集運(yùn)機(jī)械、木工機(jī)床、木質(zhì)纖維加工設(shè)備、植物材料人造板加工設(shè)備、木材處理設(shè)備、竹藤棕草制品加工設(shè)備等,典型的機(jī)械有樹(shù)木施肥機(jī)、木片機(jī)、伐木鋸、木工車(chē)床、鋸木機(jī)、木工刨床等。8.2一種典型農(nóng)業(yè)機(jī)械——谷物聯(lián)合收獲機(jī)的構(gòu)造谷物聯(lián)合收獲機(jī)是將收割機(jī)和脫粒機(jī)等有機(jī)地組合在一起的一種聯(lián)合作業(yè)機(jī)械,它能在田間一次完成谷物的切割(或撿拾)、脫粒、分離和清選等項(xiàng)工作,最后得到比較干凈的谷粒。采用聯(lián)合收獲機(jī)可適時(shí)收獲谷物,減少收獲的總損失,可大大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。更換收割臺(tái)和某些工作部件后,谷物聯(lián)合收獲機(jī)除收獲小麥外,還可收獲水稻、玉米、大豆、高粱和向日葵等作物。目前,世界谷物聯(lián)合收獲機(jī)的保有量達(dá)數(shù)百萬(wàn)臺(tái),工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的谷物聯(lián)合收獲機(jī)已達(dá)飽和狀態(tài)。我國(guó)北方的農(nóng)場(chǎng)中也廣泛地使用著谷物聯(lián)合收獲機(jī),目前平原地區(qū)的夏收作業(yè)已經(jīng)商業(yè)化,各類(lèi)配備聯(lián)合收獲機(jī)的專(zhuān)業(yè)機(jī)收隊(duì)會(huì)按時(shí)為農(nóng)業(yè)種植單位提供收獲服務(wù)。8.2.1谷物聯(lián)合收獲機(jī)的類(lèi)型

谷物聯(lián)合收獲機(jī)種類(lèi)很多,一般按動(dòng)力來(lái)源及谷物的喂入方法和流動(dòng)方向進(jìn)行分類(lèi)。

1.按動(dòng)力來(lái)源分

1)牽引式

牽引式聯(lián)合收獲機(jī)由拖拉機(jī)牽引作業(yè)。它又分為帶發(fā)動(dòng)機(jī)和不帶發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。不帶發(fā)動(dòng)機(jī)的聯(lián)合收獲機(jī),如4LQ-2.5型牽引式谷物聯(lián)合收獲機(jī),由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)進(jìn)行工作,其優(yōu)點(diǎn)是能充分利用拖拉機(jī)的動(dòng)力,機(jī)器價(jià)格較同級(jí)自走式聯(lián)合收獲機(jī)為低。割幅較大時(shí),聯(lián)合收獲機(jī)上常自帶發(fā)動(dòng)機(jī),用于驅(qū)動(dòng)聯(lián)合收獲機(jī)上的工作部件,而拖拉機(jī)只用作牽引動(dòng)力。牽引式聯(lián)合收獲機(jī)組的機(jī)動(dòng)性較差,運(yùn)輸速度較慢,不能自行開(kāi)道,利用率較低。

2)自走式

聯(lián)合收獲機(jī)的行走和工作部件所需動(dòng)力均由專(zhuān)門(mén)配置的發(fā)動(dòng)機(jī)供給,無(wú)需拖拉機(jī)牽引和驅(qū)動(dòng),如東風(fēng)ZKB-5型和豐收-3.0型等。自走式聯(lián)合收獲機(jī)的機(jī)動(dòng)性好,運(yùn)輸速度快,能自行開(kāi)道,利用率較高。雖然動(dòng)力和底盤(pán)的年利用率較低,但由于其良好的機(jī)動(dòng)性,在商業(yè)化收獲服務(wù)的環(huán)境下,自走式聯(lián)合收獲機(jī)受到廣泛的應(yīng)用。

為避免上述結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn),提高動(dòng)力和底盤(pán)的利用率,拖拉機(jī)的底盤(pán)可設(shè)計(jì)成通用底盤(pán)。通用底盤(pán)在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮了底盤(pán)的綜合利用,與聯(lián)合收獲機(jī)的連接較為合理。在收獲季節(jié)過(guò)后,拆下聯(lián)合收獲機(jī),動(dòng)力和底盤(pán)可另作它用。

3)懸掛式

聯(lián)合收獲機(jī)各部件懸掛或安裝在拖拉機(jī)上。懸掛式聯(lián)合收獲機(jī)具有自走式的優(yōu)點(diǎn),而避免了其缺點(diǎn)。由于一般拖拉機(jī)都沒(méi)有專(zhuān)用于懸掛聯(lián)合收獲機(jī)的部位和裝置,因而懸掛式聯(lián)合收獲機(jī)組的總體配置往往不夠理想,拆裝較為費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

懸掛式分全懸掛式和半懸掛式兩種。全懸掛式聯(lián)合收獲機(jī)的收割臺(tái)一般配置在拖拉機(jī)的前方,而脫粒機(jī)懸掛在后方,二者通過(guò)側(cè)面配置的輸送槽連接,整機(jī)重量較為平衡。半懸掛式聯(lián)合收獲機(jī)本身帶一個(gè)行走輪,一部分重量通過(guò)前方和后方兩個(gè)鉸接點(diǎn)施加到拖拉機(jī)上。鉸接點(diǎn)連接可使機(jī)器能適應(yīng)地形的變化。半懸掛式聯(lián)合收獲機(jī)與拖拉機(jī)的連接方式簡(jiǎn)便、省力。

2.按谷物喂入方法和流動(dòng)方向分

1)全喂入式聯(lián)合收獲機(jī)

全喂入式聯(lián)合收獲機(jī)工作時(shí),被割下的谷物(穗部及莖稈)全部喂入脫粒裝置。依據(jù)收割物進(jìn)入脫粒裝置的流動(dòng)方向又分為兩種,一種是切流式,即收割物沿滾筒旋轉(zhuǎn)的切線方向流動(dòng);另一種是軸流式,即收割物在滾筒表面沿滾筒軸線作螺旋流動(dòng),如圖8-1(d)所示。切流式是聯(lián)合收獲機(jī)的傳統(tǒng)形式,它又分為以下幾種主要形式。

(1)直流型。直流型的特點(diǎn)是:被割下的谷物沿機(jī)器的縱向(或橫向)進(jìn)入,在依次加工過(guò)程中,其流動(dòng)方向基本保持不變,如圖8-1(a)所示。由于喂入的谷物層較薄且勻,因此脫粒、分離和清選的質(zhì)量較高,損失較少,功耗相對(duì)較低。此類(lèi)聯(lián)合收獲機(jī)的割幅與滾筒長(zhǎng)度的比值(即收縮系數(shù))一般為1~2。由于脫離滾筒長(zhǎng)度不能很大,直流型聯(lián)合收獲機(jī)的割幅較小,大多數(shù)是拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)的牽引式中、小型聯(lián)合收獲機(jī),收割臺(tái)配置在機(jī)器的正前方,拖拉機(jī)的偏牽引較大。

(2)?T型。在收割臺(tái)兩側(cè)被割下的谷物,由割臺(tái)攪龍(螺旋輸送器)橫向送到收割臺(tái)的中部,與割臺(tái)中部割下的谷物一起,沿機(jī)器的縱向流動(dòng),依次加工(圖8-1(b))。這種形式的聯(lián)合收獲機(jī)的割幅較大,收縮系數(shù)一般大于2,生產(chǎn)率較高,多用于自走式聯(lián)合收獲機(jī)。收縮系數(shù)越大,則谷物在進(jìn)入脫粒滾筒時(shí)的厚度越大,脫粒、分離、清選的負(fù)荷加大,同時(shí)谷物損失和功耗均增加。因該類(lèi)機(jī)型生產(chǎn)率較大,在大、中型自走式聯(lián)合收獲機(jī)上得到大量采用,如東風(fēng)ZKB-5型和豐收-3.0型自走式聯(lián)合收獲機(jī)。圖8-1谷物聯(lián)合收獲機(jī)類(lèi)型(a)縱向直流型;(b)?T型;(c)?L型;(d)縱向軸流型

(3)?L型。L型的特點(diǎn)是谷物在被割下后先被橫向輸送,而后轉(zhuǎn)過(guò)90°,再沿機(jī)器縱向流動(dòng),然后依次加工(圖8-1(c))。該型多用于寬幅的牽引式收獲機(jī),收割臺(tái)配置在機(jī)器一側(cè)。如GT-4.9B型牽引式聯(lián)合收獲機(jī)。

2)半喂入式聯(lián)合收獲機(jī)

該機(jī)型的特點(diǎn)是僅將割下谷物的上半部(即穗部)喂入脫粒裝置,即作物被夾持著從收割臺(tái)輸送到脫粒滾筒,脫粒后莖桿基本完整。因其割幅較小,機(jī)型較緊湊,常用于水稻聯(lián)合收獲機(jī),工作原理如圖8-4所示。8.2.2谷物聯(lián)合收獲機(jī)的一般構(gòu)造與工作過(guò)程

谷物聯(lián)合收獲機(jī)由收割臺(tái)、脫粒清選部分、發(fā)動(dòng)機(jī)(或動(dòng)力輸入傳動(dòng)部分)、行走部分、糧箱、集草箱、駕駛操縱臺(tái)、電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等組成。

收割臺(tái)完成的功能包括對(duì)作物的分禾、撥禾、切割、集中并輸送到下一作業(yè)工序,常位于機(jī)器的正前方或一側(cè)。

脫粒清選部分的功能是完成脫粒、分離和清選,并將干凈谷粒送至糧箱,莖桿和穎殼等送到集草箱或排除機(jī)外,設(shè)備包括脫粒裝置、分離裝置、清糧裝置、谷粒輸送器和雜余輸送器等。聯(lián)合收獲機(jī)收獲谷物時(shí),將完成四項(xiàng)作業(yè),包括:

(1)切割或撿拾谷物條鋪,并把谷物輸送至脫粒裝置;

(2)把谷粒從谷穗上脫下和分開(kāi);

(3)把谷粒和穎殼從莖桿中分離出來(lái);

(4)從穎殼和混雜物中清選出谷粒。谷物聯(lián)合收獲機(jī)的工作過(guò)程(如圖8-2所示)如下:圖8-2聯(lián)合收獲機(jī)構(gòu)造和工作過(guò)程聯(lián)合收獲機(jī)行進(jìn)過(guò)程中由分禾器把待割和暫不收割的谷物分開(kāi),旋轉(zhuǎn)的撥禾輪將待割谷物導(dǎo)向切割器,并進(jìn)而把已割斷的谷物鋪放在收割臺(tái)上。收割臺(tái)上的螺旋推運(yùn)器(攪龍)把谷物推向收割臺(tái)中部集中,由推運(yùn)器上的伸縮扒指將谷物撥向喂入輸送器。喂入輸送器再將谷物向上運(yùn)到脫粒裝置進(jìn)行脫粒。在脫粒滾筒中脫下的大部分谷粒、穎殼和小的混雜物,通過(guò)凹板的篩孔落到抖動(dòng)板上。滾筒和逐稿輪將粗脫出物(長(zhǎng)莖桿、部分谷粒和未脫凈的穗頭等)沿凹板和棚條拋送到逐稿器上。擋簾使拋出物落在逐稿器的前部,以便充分利用逐稿器的分離面積,并使脫出物的堆積厚度較為均勻。在逐稿器的拋揚(yáng)和抖動(dòng)下,脫出物中的谷粒、碎莖桿和未脫凈的穗頭等通過(guò)逐稿器的篩孔被分離出來(lái),沿逐稿器鍵箱的滑板落到抖動(dòng)板上;而長(zhǎng)莖桿則被拋送到集草箱或排除機(jī)外。集草箱裝滿(mǎn)莖桿和穎殼后,可成堆卸下放在田間。落到抖動(dòng)板上的細(xì)脫出物,在抖動(dòng)板作用下谷粒下沉,穎殼和碎莖桿浮在上面,并一起向后移動(dòng),落入清糧裝置穎殼篩的前部。細(xì)脫出物沿?cái)[動(dòng)的穎殼篩向后運(yùn)動(dòng)中,同時(shí)受風(fēng)扇氣流的作用而分開(kāi):谷粒通過(guò)穎殼篩孔落到谷粒篩上,碎莖桿和未脫凈的穗頭沿穎殼篩向后運(yùn)動(dòng),未脫凈的穗頭通過(guò)尾篩的較大篩孔落入雜余螺旋推運(yùn)器(雜余攪龍)中,碎莖稈被篩子逐出,落入集草箱或排出機(jī)外;穎殼和輕雜物被風(fēng)扇的氣流吹到集草箱或排出機(jī)外。谷粒因體積小、重量大,在沿谷粒篩向后運(yùn)動(dòng)中,通過(guò)谷粒篩的較小篩孔而落下,由谷粒螺旋推運(yùn)器(谷粒攪龍)和谷粒升運(yùn)器運(yùn)送到糧箱中,糧箱裝滿(mǎn)谷粒時(shí),用卸糧螺旋推運(yùn)器(卸糧攪龍)把谷粒卸到卡車(chē)或拖車(chē)上;雜余碎莖稈、斷穗和谷粒等沿?cái)[動(dòng)的谷粒篩向后運(yùn)動(dòng)并落入雜余螺旋推運(yùn)器中。落入雜余螺旋推運(yùn)器中的未脫凈的穗頭和雜余,由雜余升運(yùn)器送到脫粒裝置中再行清選。綜上所述,作物谷物聯(lián)合收獲機(jī)的整個(gè)處理流程可用圖8-3表示。圖8-3谷物聯(lián)合收獲作業(yè)流程半喂入式聯(lián)合收獲機(jī)工作過(guò)程如圖8-4所示。聯(lián)合收獲機(jī)懸掛在手扶拖拉機(jī)上,由收割臺(tái)、夾持輸送機(jī)構(gòu)、脫粒清選部分和傳動(dòng)裝置等組成。1—收割臺(tái)輸送帶;2—切割器;3—偏心撥禾輪;4—輸送夾持鏈;5—手扶拖拉機(jī);6—脫粒夾持鏈;7—滾筒;8—排稿鏈;9—揚(yáng)谷器;10—谷粒攪龍;11—凹板;12—分禾器圖8-4半喂入式聯(lián)合收獲機(jī)工作過(guò)程半喂入式聯(lián)合收獲機(jī)的工作步驟如下:

(1)切割,分禾器把待割和暫不收割的谷物分開(kāi),谷物禾桿在偏心撥禾輪作用下導(dǎo)向收割臺(tái),接著被切割器切斷,禾桿便倒在收割臺(tái)輸送帶上。

(2)整理輸送,輸送帶將禾桿向右側(cè)橫向輸送,經(jīng)撥禾機(jī)構(gòu)撥給輸送夾持鏈,輸送夾持鏈夾住禾桿下部(根部),并逐漸使作物穗頭向下,以倒吊掛形式輸送給脫粒夾持鏈。

(3)脫粒,禾桿在脫粒夾持鏈的夾持下,僅穗部喂入脫粒裝置,由滾筒進(jìn)行脫粒,已脫粒的禾桿仍在夾持鏈夾持下向后輸送,經(jīng)座位下部排出,成條鋪放在田間。

(4)粗清,由滾筒脫下的谷粒和碎禾屑穿過(guò)凹板篩孔落入谷粒攪龍,推送給揚(yáng)谷器,由揚(yáng)谷器拋送到籮筐或糧袋中。碎莖桿和雜物通過(guò)脫粒裝置,由排稿輪排出機(jī)外。

各種谷物聯(lián)合收獲機(jī)的工作過(guò)程雖有差異,但基本上都是依次完成切割、脫粒、分離和清選等加工過(guò)程,最后得到清潔的損傷小的谷粒。8.2.3谷物聯(lián)合收獲機(jī)的工作部件

1.脫粒裝置

脫粒工序的作用是使谷粒從谷穗上脫落下來(lái),其功能原理可歸納為以下幾種:

(1)沖擊,通過(guò)快速運(yùn)動(dòng)的脫粒元件與谷物穗頭相互沖擊作用,使谷粒脫落。

(2)搓揉,通過(guò)脫粒元件與谷穗之間的摩擦和谷物相互間的摩擦,使谷粒脫落。

(3)碾壓,通過(guò)脫粒元件對(duì)谷穗的擠壓,使谷粒脫落。

(4)梳刷,脫粒元件對(duì)谷粒施加拉力,破壞谷粒與谷穗的聯(lián)合力,而使谷粒脫落。

(5)其他一些施加脫粒作用的方法,如離心力和振動(dòng),使谷粒脫落。

現(xiàn)有脫粒裝置多數(shù)是滾筒式的。滾筒為一高速旋轉(zhuǎn)的圓柱體(或部分為圓錐體),滾筒表面裝有脫粒元件,在滾筒周?chē)O(shè)有固定不動(dòng)的凹板,凹板與滾筒之間的間隙為脫粒間隙。

脫粒裝置的類(lèi)型,按谷物在脫粒裝置中的流動(dòng)方向分為切流型和軸流型,如圖8-5所示;按脫粒裝置的結(jié)構(gòu)和作用原理可分為紋桿滾筒式、釘齒滾筒式和弓齒滾筒式脫粒裝置。

1)紋桿滾筒式脫粒裝置

紋桿滾筒式脫粒裝置由圓柱形的紋桿滾筒和柵格式凹板組成,如圖8-5所示。紋桿固定在輻盤(pán)上,與滾筒軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),紋桿有A型和D型兩種,如圖8-6所示。一般都是紋桿的小頭向著運(yùn)動(dòng)方向,以增加紋桿對(duì)谷物的揉搓和俘獲作用。為避免谷物沿滾筒軸線向一側(cè)運(yùn)動(dòng),并保證沿滾筒全長(zhǎng)度上的負(fù)荷均勻,在滾筒上相鄰兩根紋桿的紋路配置成相反方向(左旋和右旋各一)。柵欄式凹板由橫格條(扁鋼)、凹板架和鋼絲等組成(圖8-7)。通過(guò)上下調(diào)節(jié)凹板,可改變脫粒間隙。圖8-5脫粒裝置示意圖(a)切流型;(b)軸流型圖8-6紋桿形狀(右旋)(a)?A型紋桿;(b)?D型紋桿圖8-7柵格式凹板脫粒時(shí),谷物一進(jìn)入脫粒裝置,就被高速旋轉(zhuǎn)的紋桿所抓取,并拖進(jìn)滾筒與凹板之間的脫粒腔內(nèi),谷物受到紋桿的沖擊,一部分谷粒開(kāi)始脫落下來(lái)。谷物在滾筒作用下通過(guò)脫粒腔的過(guò)程中,不斷受到紋桿和橫格條的沖擊和揉搓作用,谷粒不斷脫落,脫落的大部分谷粒通過(guò)凹板的篩孔落下。

紋桿滾筒式脫粒裝置適用于麥類(lèi)作物的脫粒,也可用于玉米、大豆、高粱等,在脫粒機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用。我國(guó)紋桿式脫粒滾筒標(biāo)準(zhǔn)(NJ105-75)規(guī)定滾筒直徑為400、450、550和600?mm四種;滾筒長(zhǎng)度為500、700、900、(1100)、1200、1350和1500?mm七種。

2)釘齒式脫粒裝置

釘齒式脫粒裝置由釘齒滾筒(圖8-8)和釘齒凹板(圖8-9)等組成。釘齒滾筒有圓柱形和截錐形兩種。凹板有閉式釘齒、沖孔篩式和柵格式等。

釘齒有楔形、刀形、方形、板齒、指狀等多種。滾筒上的釘齒按螺旋線排列。上下調(diào)節(jié)凹板,可改變滾筒釘齒與凹板釘齒之間的間隙。圖8-8釘齒滾筒圖8-9閉式釘齒凹板脫粒時(shí),谷物進(jìn)入脫粒裝置,就被高速旋轉(zhuǎn)的滾筒釘齒所抓取并拖入脫粒腔,谷粒在釘齒的沖擊和揉搓作用下脫落,滾筒釘齒使谷物通過(guò)脫粒腔,并沿滾筒切線方向在凹板后部排出。釘齒滾筒式脫粒裝置的脫粒能力較強(qiáng),但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,脫粒后莖桿較碎,目前主要用于水稻、高粱和豆類(lèi)等作物的脫粒。

3)弓齒滾筒式脫粒裝置

弓齒滾筒式脫粒裝置由弓齒滾筒、編織篩式凹板和脫粒夾持鏈等組成(圖8-10)。圖8-10弓齒滾筒式脫粒裝置(a)脫粒裝置;(b)弓齒滾筒1—編織篩式凹板;2—副滾筒;3—脫粒夾持器;4—弓齒滾筒;5—滾筒軸;6—梳整齒;7—加強(qiáng)齒;8—脫粒齒;9—擊禾板脫粒元件是弓齒,有梳整齒、加強(qiáng)齒和脫粒齒等,均用鋼絲制成,按螺旋線排列,固定在滾筒的圓筒上。梳整齒齒頂圓弧大、齒中心線與滾筒旋轉(zhuǎn)平面有一夾角,其主要作用是使谷物能順利導(dǎo)入滾筒,并在入口處逐漸梳整谷穗進(jìn)行脫粒。加強(qiáng)齒齒頂圓弧較小,齒高較大,一般均配有內(nèi)齒,以防止禾桿串入齒內(nèi)形成掛草。加強(qiáng)齒裝在滾筒的中段,主要作用是繼續(xù)梳整和脫粒。脫粒齒齒頂較尖,齒高更大,脫粒能力很強(qiáng),裝在滾筒的中、后段,主要作用是脫結(jié)合力強(qiáng)(難脫)的谷粒。擊禾板由薄鋼板制成,裝在滾筒的出口處,其作用是配合脫粒齒把即將離開(kāi)脫粒裝置的禾桿中的谷粒擊落。脫粒時(shí),莖桿的下部(根部)在脫粒夾持鏈的夾持下,使谷物的上部(穗部)沿滾筒軸線通過(guò)脫粒腔,滾筒的弓齒對(duì)谷穗梳刷和沖擊進(jìn)行脫粒,被脫下的谷粒通過(guò)編織凹板篩落下。脫粒中的斷穗頭和斷莖桿,則進(jìn)入副滾筒內(nèi)再脫粒,脫粒后的碎莖桿從后部的排雜口排出。弓齒滾筒式脫粒裝置主要以梳刷作用脫粒,也有沖擊和揉搓的作用,適用于水稻的脫粒。在我國(guó)和日本的水稻脫粒機(jī)和水稻聯(lián)合收獲機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。

4)軸流滾筒式脫粒裝置

軸流滾筒式脫粒裝置由組合式滾筒、凹板和頂蓋等組成,如圖8-11所示。1—頂蓋;2—螺旋導(dǎo)板;3—組合式滾筒;4—凹板圖8-11軸流滾筒式脫粒裝置軸流滾筒式脫粒裝置和前面切流式相比,有其顯著的特點(diǎn):

(1)作物在裝置中的停留時(shí)間長(zhǎng),其脫粒速度稍低的情況下有良好的脫凈率;

(2)脫粒間隙大,破碎少;

(3)脫粒與分離同時(shí)進(jìn)行,時(shí)間充裕,可獲得滿(mǎn)意的分離質(zhì)量;

(4)可省去分離裝置;

(5)脫粒能力強(qiáng),谷粒損傷小,對(duì)多種作物適用,如玉米、麥類(lèi)、大豆和高粱等;

(6)功耗增加。

軸流滾筒式脫粒裝置多用于聯(lián)合收獲機(jī),在總體布置時(shí)可設(shè)置成立式和臥式,而臥式根據(jù)喂入方向和滾筒主軸的布置又可分為多種形式,在此不一一介紹。

2.分離裝置

谷物脫粒后,滾筒把凹板未分離的粗脫出物(部分谷粒、未脫凈穗頭、穎殼、碎莖稈和長(zhǎng)莖稈等)拋送到逐稿器上,逐稿器把其中的谷粒、穗頭和穎殼等分離出來(lái),而把長(zhǎng)莖稈和部分碎莖稈向后輸送至集草箱或排除機(jī)外。聯(lián)合收獲機(jī)一般多用鍵式逐稿器,有的聯(lián)合收獲機(jī)也用滾筒式分離裝置,小型聯(lián)合收獲機(jī)和中小型脫粒機(jī)常用平臺(tái)式逐稿器。鍵式逐稿器工作時(shí),通過(guò)拋扔和抖動(dòng)脫出物而使谷粒分離出來(lái)。脫出物被拋離鍵面后,在空中作近似拋物運(yùn)動(dòng),而莖稈層處于較松散的狀態(tài),谷粒和小的穗頭有較多的機(jī)會(huì)穿過(guò)莖稈層的空隙而落下。脫出物在拋扔過(guò)程中,長(zhǎng)莖稈被沿鍵面方向向后方輸送。

鍵式逐稿器由4~6個(gè)并排的鍵箱和曲軸等組成,圖8-12所示為雙軸鍵式逐稿器。鍵箱支撐在兩個(gè)相互平行的曲軸上,組成一個(gè)平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)主動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),另一個(gè)曲軸也隨之轉(zhuǎn)動(dòng),鍵箱上各點(diǎn)均作圓周運(yùn)動(dòng)。每個(gè)鍵面有3~4個(gè)階梯,并在鍵箱側(cè)壁上部做成鋸齒形,這樣可使莖桿層疏松,增強(qiáng)分離性能,并防止莖桿向前滑動(dòng)。1—谷粒和混雜物;2—鍵箱;3—鍵篩;4—曲軸;5—滑板;6—長(zhǎng)莖桿圖8-12鍵式逐稿器工作示意為使各鍵箱交替地對(duì)脫出物起拋揚(yáng)抖動(dòng)作用,以提高分離效果,并使逐稿器的慣性力達(dá)到平衡,以減輕機(jī)器的振動(dòng),三鍵和六鍵逐稿器曲軸的相鄰曲柄應(yīng)成120°的相位差,五鍵的相鄰曲柄應(yīng)成180°的相位差,而四鍵的曲柄相位角差應(yīng)為90°,其工作順序多為1→3→2→4。

鍵式逐稿器的曲柄半徑多為50?mm左右,曲柄的轉(zhuǎn)速為185~230?r/min。如轉(zhuǎn)速過(guò)高,逐稿器的損失將顯著增加;轉(zhuǎn)速過(guò)低,則排出莖桿太慢,拋扔和抖動(dòng)的分離效果差,也會(huì)使損失增加。

3.清糧裝置

清糧裝置的作用是從通過(guò)凹板和逐稿器的細(xì)脫物中清選出谷粒,回收未脫粒和未脫凈的穗頭,而把穎殼和碎莖桿等輕的混雜物排出機(jī)外。從細(xì)脫物中清選谷粒的方法主要有氣流、篩選和綜合清糧(氣流和篩選聯(lián)合)三種。

氣流清糧在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用,它是利用細(xì)脫出物各成分漂浮速度即臨界速度的不同而進(jìn)行篩選的。由上表可知,如以稍大于6?m/s的氣流作用細(xì)脫出物,則可將穎殼、脫過(guò)的麥穗和短莖桿等吹出,從而得到清潔的谷粒。

半喂入式脫粒機(jī)和半喂入式聯(lián)合收獲機(jī)的氣流清糧裝置如圖8-13所示。通過(guò)編織篩式凹板和線篩的細(xì)脫出物在下落的過(guò)程中受到風(fēng)扇的氣流作用,其中的穎殼和碎莖桿等被吹出機(jī)外,而飽滿(mǎn)的谷粒落下,由谷粒攪龍送出,瘦小的谷粒則從次??谂懦?。風(fēng)扇一般為離心式低壓農(nóng)用風(fēng)扇,也可采用慣流風(fēng)機(jī),氣流的方向和風(fēng)量均應(yīng)可調(diào)。圖8-13氣流清糧裝置綜合清糧裝置是利用氣流清選和篩選的配合作用,以達(dá)到清糧的目的。全喂入式聯(lián)合收獲機(jī)和脫粒機(jī)廣泛應(yīng)用綜合清糧裝置,綜合清糧裝置如圖8-14所示。穎殼和谷粒篩多數(shù)是可調(diào)節(jié)式魚(yú)鱗篩。篩片開(kāi)度(篩孔)可在0°~45°?內(nèi)方便地調(diào)節(jié)。谷粒篩的篩片和篩孔尺寸均較小。曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)抖動(dòng)板、篩子和滑板作往復(fù)擺動(dòng)。圖8-14綜合清糧裝置清糧裝置工作時(shí),抖動(dòng)板將細(xì)脫出物送到上篩的前部,先由風(fēng)扇吹出的氣流把細(xì)脫出物吹散,再由擺動(dòng)的篩子把細(xì)脫出物抖動(dòng)和向后輸出。篩面上的穎殼和輕雜物受風(fēng)扇氣流的作用,被吹出機(jī)外,尺寸較大的莖桿被篩子逐出機(jī)外,未脫凈的穗頭通過(guò)篩孔較大的尾篩落到雜余攪龍中,被送到糧箱內(nèi);碎莖桿等不能通過(guò)下篩篩孔,而沿篩面向后運(yùn)動(dòng)落入雜余攪龍中。

為適應(yīng)不同谷物品種和各種工作情況,清糧裝置的風(fēng)扇用改變轉(zhuǎn)速和進(jìn)風(fēng)口的大小來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量,調(diào)節(jié)導(dǎo)風(fēng)板的位置以改變氣流吹向篩子的位置;改變魚(yú)鱗片的開(kāi)度以調(diào)節(jié)篩孔大小,還可以更換使用編織篩和沖孔篩,有些篩子的傾角也可改變。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲柄半徑多為17~35?mm,篩子擺動(dòng)頻率一般為250~350次/分。8.3其他農(nóng)業(yè)、林業(yè)與木工機(jī)械8.3.12BZ-6型播種中耕通用機(jī)

2BZ-6型播種中耕通用機(jī)是懸掛式多用途農(nóng)具,機(jī)器外形如圖8-15所示。圖8-15播種中耕通用機(jī)在該機(jī)的通用部件上,可換裝不同的專(zhuān)用工作部件,或改變安裝形式,就可用于播種、中耕、施肥、培土及起壟等作業(yè)。

(1)在播種時(shí),根據(jù)需要能以排土→開(kāi)溝→播種→覆土→鎮(zhèn)壓工藝順序播種,還能在播種的同時(shí)進(jìn)行筑埂作業(yè)。在其水平圓盤(pán)式排種器上,更換不同的排種盤(pán),能精密點(diǎn)播或穴播玉米、豆類(lèi),穴播棉花,條播小麥、谷子、高粱等。

(2)行距、作業(yè)深度、株距、播種量及施肥量都能在比較大的范圍內(nèi)調(diào)整。

(3)該機(jī)適用于黃淮平原及西北旱地平作地區(qū),對(duì)間作套種也有一定的適應(yīng)性。該機(jī)由通用、播種和中耕三部分組成。下面介紹其結(jié)構(gòu)和功能。

1.通用部分

通用部分包括主梁、地輪、仿形輪、平行四連桿機(jī)構(gòu)及縱梁等部件,其結(jié)構(gòu)如圖8-16所示。

1)主梁及地輪

主梁是單梁組合式機(jī)架。它是一方形鋼管,上面焊有上、下懸掛臂,兩端安裝有短的接梁。運(yùn)輸時(shí)接梁可拆去,以提高機(jī)組通過(guò)性。每臺(tái)機(jī)具有兩個(gè)地輪,它們起懸掛機(jī)具的支地輪作用,在播種、施肥時(shí)又作為驅(qū)動(dòng)排種、排肥器的傳動(dòng)輪。作傳動(dòng)輪用時(shí),若附著力不足,可在地輪輪圈上安裝抓地板。圖8-162BZ-6播種機(jī)播小麥(谷子、高粱)狀態(tài)

2)仿形輪和平行四連桿機(jī)構(gòu)

平行四連桿機(jī)構(gòu)主要由前托架、上拉桿、U形桿、后支座等組成,后支座上可安裝各種工作部件。它的作用是連接工作部件和主梁,并與仿形輪配合,使工作部件能自動(dòng)適應(yīng)地表的起伏,保持穩(wěn)定的作業(yè)深度。通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧的壓力,可使土壤工作部件有適當(dāng)?shù)娜胪亮Α?/p>

3)縱梁

在條播小麥及中耕作業(yè)時(shí),縱梁用來(lái)安裝開(kāi)溝器、中耕鋤鏟和培土器。

2.播種部分的主要結(jié)構(gòu)和功用

這部分主要有排種器、開(kāi)溝器、覆土鎮(zhèn)壓器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及劃行器等。

1)排種器

排種器為水平圓盤(pán)式。根據(jù)作物的不同,可有不同的具體形式,如型孔式排種盤(pán)(又分穴播盤(pán)和單粒播盤(pán))用于播玉米,磨盤(pán)式排種盤(pán)用于播小麥(谷子、高粱),播種棉花則用棉花攪拌盤(pán)和棉花均籽輪,如圖8-17所示。棉花攪拌盤(pán)和棉花均籽輪的共同作用將棉花籽均勻排到棉籽成穴盤(pán)中,棉籽成穴盤(pán)采用垂直葉輪式結(jié)構(gòu),如圖8-18所示。在播棉花時(shí),棉籽成穴盤(pán)附加在開(kāi)溝器上,主要由輪殼、軸及成穴輪等組成,在軸上還固定有鏈輪。工作時(shí),落入葉輪間的棉籽隨輪葉轉(zhuǎn)到殼底聚存,并由后來(lái)的輪葉強(qiáng)制成穴的推出。圖8-17播棉花排種狀態(tài)示意圖圖8-18棉籽成穴盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖

2)開(kāi)溝器及覆土鎮(zhèn)壓器

播小麥、谷子、高粱(窄行距)時(shí)用鋤鏟式開(kāi)溝器,如圖8-19所示。每一排種器可配三個(gè)開(kāi)溝器。播玉米、高粱(寬行距)、豆類(lèi)、棉花時(shí)用滑刀式開(kāi)溝器,并配帶覆土鎮(zhèn)壓器。滑刀式開(kāi)溝器主要由開(kāi)溝刀、限深板及開(kāi)溝器側(cè)板等組成。限深板用于調(diào)整開(kāi)溝深度,并使深度保持穩(wěn)定。刮干土板能刮去表面的干硬土層,以利抗旱播種。覆土板的安裝位置可以調(diào)節(jié)以增減覆土量。通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧的彈力大小可改變鎮(zhèn)壓力。鎮(zhèn)壓輪與仿形輪通用,當(dāng)把輪圈反裝時(shí),即成為仿形輪。圖8-19滑刀式開(kāi)溝器及覆土鎮(zhèn)壓器

3)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

如圖8-20所示。動(dòng)力由兩個(gè)地輪分別傳遞。Z1及Z2為鏈輪,其齒數(shù)共有四種,可變換傳動(dòng)比,借以改變播種穴(株)距。穴播棉花時(shí),Z7(與Z5通用)也和Z6嚙合,通過(guò)套筒滾子鏈,帶動(dòng)成穴輪。圖8-202BZ-6播種傳動(dòng)示意圖

3.中耕部分的主要結(jié)構(gòu)和功能

中耕部分主要是中耕鋤鏟及培土器,中耕鋤鏟的安裝如圖8-21所示。中耕鋤鏟的作用是除草和松土,有單翼鏟和雙翼鏟兩種。單翼鏟又有左右之分,安裝時(shí)要對(duì)稱(chēng)。雙翼鏟有除草鏟和深松鏟之分。

培土器的作用是開(kāi)溝培土和起壟。

培土追肥作業(yè)的狀態(tài)如圖8-22所示。圖8-21中耕鋤鏟的安裝圖8-222BZ-6培土追肥狀態(tài)示意圖8.3.2三缸活塞泵噴霧機(jī)

三缸活塞泵噴霧機(jī)由汽油機(jī)或柴油機(jī)帶動(dòng)工作,根據(jù)泵和動(dòng)力的配置方式不同,可組成擔(dān)架式、畜車(chē)式等不同的形狀。下面簡(jiǎn)單介紹噴霧機(jī)和部分工作部件的工作原理。

1.噴霧機(jī)的工作過(guò)程

噴霧機(jī)工作時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)三角皮帶帶動(dòng)泵的曲軸旋轉(zhuǎn),通過(guò)曲柄連桿帶動(dòng)活塞桿和活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活塞桿向左運(yùn)動(dòng)時(shí)(圖8-23),進(jìn)水閥組上的平閥壓緊在活塞碗托上,進(jìn)水閥片的孔道被關(guān)閉,使活塞后部形成局部真空,藥液便經(jīng)濾網(wǎng)進(jìn)入活塞后部的缸筒;活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí),平閥開(kāi)啟,后部缸筒內(nèi)的藥液,經(jīng)過(guò)進(jìn)水閥片上的孔,流入活塞前的缸筒內(nèi)。當(dāng)活塞再次向左動(dòng)時(shí),缸筒后部仍進(jìn)水,而其前部的水則受壓頂開(kāi)出水閥進(jìn)入空氣室。由于活塞不斷地往復(fù)運(yùn)動(dòng),進(jìn)入空氣時(shí)的水使空氣壓縮產(chǎn)生壓力,高壓水便經(jīng)截止閥及軟管從噴射部件噴出。圖8-23活塞泵噴霧機(jī)的工作過(guò)程

2.三缸活塞泵

泵是噴霧機(jī)的關(guān)鍵部件,三缸活塞泵由泵體、曲軸、連桿、活塞桿、缸筒、活塞、出水閥、進(jìn)水閥組及調(diào)壓閥等組成(圖8-24)。泵的常用壓力

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