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饲草 牧草 卷辊式 打捆 设计 11 CAD

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卷辊式打捆机设计摘 要伴随国内经济快速发展的今天，国内制造业迎来了发展的春天，人们对自动化作业的要求越来越高。将松散，容积密度小的物料进行收集和运输都是比较困难的，并且占用很大的空间，面临严重的运输成本压力。为解决人工收割，工作效率低,作业成本高，劳动强度非常大的问题，研究和设计打捆机是非常有必要的。这次论文写的是打捆机，它采取的方式是卷辊式。把这个打捆机的工作原理确定了之后，把它的总体方案，还有动力装置都选定好，设计还有算出来它的技术参数。总方案里面的一些传动，还有轴都要进行设计，计算，还有校核。选好轴是什么类型，键是什么类型的，对它们再进行校核。关键词：打捆机，卷辊式，带传动，链传动，齿轮传动ABSTRACTWith the rapid development of the domestic economy today, the domestic manufacturing industry ushered in the development of the spring, people increasingly demanding the operation of automation. It is difficult to collect and transport loose, bulk density materials and take up a lot of space and face serious transportation costs. In order to solve the problem of manual harvesting, low efficiency, high working cost and very high labor intensity, it is very necessary to study and design the baler.This paper is written by the baler, which takes the roll type. After the work of this baler to determine the principle, its overall program, as well as power devices are selected, the design also calculated its technical parameters. The total program inside some of the transmission, as well as the shaft should be designed, calculated, and check. What type of axis is selected, what type is the key, and check them again.Keywords: Baler, roll, belt drive, chain drive, gear drive目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论- 1 -1.1本课题研究的背景及意义- 1 -1.2 国内外打捆机的研究现状- 1 -第2章 总体方案的设计与确定- 4 -2.1技术参数的确定- 4 -2.2打捆机工作原理的确定- 4 -2.3传动方案的设计与确定- 4 -2.4动力源的选择与确定- 5 -2.5各级传动比的确定- 5 -2.5.1传动比的计算与确定- 5 -2.5.2运动参数的计算与确定- 6 -第3章 带传动的设计与计算- 8 -3.1 带传动的类型- 8 -3.2带传动的特点及应用- 8 -3.3带轮材料和结构的确定- 9 -3.4带和带轮的计算- 10 -3.4.1带轮功率的计算与确定- 10 -3.4.2带型的选择与确定- 10 -3.4.3大小带轮基准直径的计算与确定- 10 -3.4.4带轮转速的计算- 10 -3.4.5V带基准长度和中心距的计算与确定- 11 -3.4.6小带轮包角的验算- 11 -3.4.7V带根数的计算与确定- 11 -3.4.8作用在带轮轴上压力的确定- 11 -3.4.9 带轮尺寸的计算- 12 -3.5带轮的技术要求- 12 -第4章 链传动的设计与计算- 13 -4.1 链轮齿数的确定- 13 -4.2 链条节数的计算- 13 -4.3 功率的计算- 13 -4.4 链条节距的计算- 13 -4.5 链速的计算- 14 -4.6 轴上作用压力的计算- 14 -4.7 链传动主要参数的计算- 14 -第5章 锥齿轮传动的设计与计算- 15 -5.1 锥齿轮材料的确定- 15 -5.2 锥齿轮齿数的确定- 15 -5.3 锥齿轮主要参数的计算- 15 -5.4 锥齿轮传动的受力分析- 16 -第6章 轴的设计与计算- 17 -6.1 轴材料的选择- 17 -6.2 轴的最小直径的确定- 18 -6.3 轴的结构设计- 19 -6.4 按弯扭合成强度条件校核- 19 -6.5 精确校核轴的疲劳强度- 21 -第7章 标准件的选择与校核- 23 -7.1 键的选择- 23 -7.2 键强度校核- 23 -7.3 滚动轴承选用- 24 -7.4 计算所需的径向基本额定动载荷- 24 -7.5 验算轴承的寿命- 25 -结 论- 26 -参考文献- 27 -致 谢- 28 -IV 第1章 绪论1.1本课题研究的背景及意义在我们国家，草很多，所以说秸秆也是非常的多的，不过原来的饲草的存储工艺是比较差的，在收获的时候，草里面的营养丢失了将近一半。这样，后期在喂养动物的时候，动物摄取的营养就不够，这样一来，畜牧业的发展也就慢下来了。现在这些年，我们使用了 “三贮一化”的技术，对饲草的营养提升了很多，不过前期投资的钱是不少的，如果说取草的机器操作的不好的话，那么饲草就会出现变质的情况，这样一来对这个技术的推广就造成了困难。在有的地方，现在存在的问题就是，畜牧业发展的这么快，饲料就更加的紧缺了，还有，开发利用不是那么有效的，这样一来就浪费了很多的饲料，畜牧业的发展就没有那么好了。现在技术进步的这么快，国家发展的也这么快，都是向着集约化的方向进行。使用圆草捆缠绕膜青贮技术的花费没有多少，效果也是很好的，所以在牧草地区这项技术还是可以进行推广的。它是用塑料模对这个饲草来进行打包的，维持它的新鲜度，因为它的投入是没有多大的，并且花费也不高，质量不错，输送还有保存的时候都比较方便等等，尤其是对一些个体户，或者是小的养殖场来说，还是非常实用的。因为在保存饲草，还有加工饲草的时候，工艺流程有变化，那么饲料的来源就会越来越多，不需要挖坑造贮藏饲料的地方，这样对饲料行业的发展来说是非常有好处的。1.2 国内外打捆机的研究现状现在投入到饲草行业的资金，人力等等还是非常少的，对这个行业的支持也变少了，甚至来说还比不上原来，所以很多加工畜牧业机器的厂家都不再加工了，还有我们国家本身在技术上，跟发达国家的差距就是非常大的。地方说，现在的序幕加工行业生产的机器质量差，容易出现问题，并且可靠性也不好。1、种类很少，成套的性能是非常差的我们国家生产的牧草机都是中小型的，品种不多，构造非常的单纯，技术含量也没有多高，机器非常的老化，并且效率也没有多高；新疆现在生产的畜牧业的机器，已经可以进行播种，收割，搂草，打捆，压垛等等工序，不过不管是哪一种机器，我们国家生产的都不多，并且技术水平也不高，还有买的时候价格高，普通人家想买有困难。2、产品技术水平低牧草这个行业技术水平有多高，对整个行业来说，就是一个衡量的标准。在很长时间里面，因为投入的钱没有多少，技术的创新也好，模仿也好，都没有什么进步。我们国家现在牧草机器的技术，基本上就相当于国外上世纪八十年代的水平，经过二十年的时间，都没有什么太多的发展的。3、售后服务质量差在市面上，没有出现什么新的技术，新的产品，卖出去的机器，售后是满足不了的，另外使用的人也没有什么反馈资料给厂家，这样一拉供给跟需求就完全脱离了。打捆机的类型有方的，还有圆的。将牧草放到打捆机里面，让它将这些散乱的牧草加工成它需要的形状，这样不管是输送起来也好，还是保存起来也好都是非常方便的。压实装置的作用可以将这捆草，从里到外都打的紧紧的。因为机械化的程度是没有多高的，所以我们国家一般打的捆都是很小的。（1）小型方捆打捆机因为草捆扎的是非常小的，所以在草的水分还是很高的时候来进行打捆，那么这些草的质量就是非常好的，喂养动物的时候是很便利的，并且价格不高，花费的资金不多，可以输送的距离比较远，装也好，卸也好，都可以用人工来进行，不好的地方就是，不管是打捆的时候，还是搬运的时候，需要耗费的人工都是比较多的。（2）中、大型方捆打捆机因为工作的效率是很高的，输送起来很便利，能直接打包，加工成饲料；不过这种机器的价格是很高的，而且需要的拖拉机的功率也是很大的，输送草捆的时候，一定要机器才能进行。（3）圆捆打捆机它工作的效率是很高的，比小的打捆机高的多了，直接打捆就能当做饲料了，跟它匹配的拖拉机功率要比小型的方捆打捆机要大的多，不过比不上大的；运输草捆的时候，一定要用机器来进行，输送的距离没有多长。我国牧草打包机还存在许多问题，如：比方说种类不全面，成套性不好。我们国家生产的牧草收获机，主要是中型的，还有小型的，种类不多，并且构造比较单纯，技术水平不高，老化比价严重，生产效益没有多高；新疆的机器尽管实行的步骤不错，不过机型没有多少，使用者没有办法买到完全适合自己的机器。产品技术水平低。牧草机器的水平高，还是低，对整个行业的发展来说是非常重要的。很长一段时间里面，因为投入的钱不多，技术创新也好，研发也好，都停下来了。新疆牧草收获机的现状就是，牧草资源很丰富，潜力是很大的。新疆现在总的草场的大小是5129.3万亩，在这个里面可以用的面积是4656.4万亩，是总面积的九成以上，草场的面积，是这个新疆总面积的六成，在11年年底的时候，新疆农业上的机器资产已经超过了十六亿，农业上用的拖拉机超过了五万台。牧草收获机械3390台。新疆生产的农业机器是越来越多，不过现在牧草收获机的水准还是不高的，跟发达国家来比，差的还是很多的。在我们国家，使用的牧草收获机都是中型的，或者是小型的，种类也不多，构造也单一，技术水平也不高，还有老化程度很高；在国外，这种木草级的机器种类是非常多的，并且技术也是很高的，只是价格是很高的，一般来说，普通人买不起。第2章 总体方案的设计与确定2.1技术参数的确定本次设计的打捆机主要有悬挂机构、传动机构、进料机构、草捆密度调节机构、安全防护罩机构等等。在拖拉机等车辆的牵引下，可以实现捡拾喂料、卷棍压实等等作业。现将本次设计的主要技术参数总结如下：1、作业速度：3-5km/h；2、捡拾宽度：1200mm；3、草捆尺寸：600X800mm。2.2打捆机工作原理的确定图纸里面展示的就是工作原理，拖拉机的动力，在输入轴还有变速箱的作用下，就传送到了各个工作零部件上，在田里面进行工作的时候，机器一直是向前进行转动还有前景的，捡拾装置转动的速度是很快的，这样就可以把地面上的饲料就扔到成捆室里面去了，因为旋转钢棍的作用，这个饲料就慢慢成了一个圆捆了，图纸a里面展示的就是。成捆室里面的青饲料变得多起来了，图纸b里面展示的就是钢棍旋转成为圆捆。接着捡起来，青饲料缠绕圆捆外圆，这样就是外面紧里面松的圆捆就出来了，图纸里面c显示的就是。在这个捆的直径到达事先设定的数值的时候，就会有报警出现了，驾驶员就把机器停下来了，驾驶员把捆绳装置开下来，对它进行打捆。打捆好了之后，把后面的舱门打开来，这个扎好的捆就滚到田地面上去了，图纸d里面展示的就是，门关起来，接着进行下一个打捆动作。图纸2.1a,2.1b展示的就是打捆机怎么进行工作的。a b c d（a）形成青饲料芯 （b）卷成圆捆 （c）圆捆成形 （d）卸捆图2.1 打捆机的作业过程2.3传动方案的设计与确定本次设计的打捆机主要传动设计是拖拉机动力通过传动轴、锥齿轮箱、V皮带和链条传递到各个工作部件。具体如下：图2.2 打捆机的传动部分示意图拖拉机机通过万向轴将动力传递给一对相互垂直齿合的锥齿轮，锥齿轮轴再将动力传递给轴上链接的带轮，带轮通过V型带将动力传递给链接在捡拾器上的带轮和链轮，然后捡拾器上的链轮通过链条将动力传递到成捆室上的各个旋转滚筒上，使各个滚筒旋转起来完成打捆操作。2.4动力源的选择与确定通过资料的产业，选择拖拉机动力为2050马力。2.5各级传动比的确定2.5.1传动比的计算与确定拖拉机额定功率为18.78kw，转速为540-720或540-1000r/min，查看资料就可以知道，打捆机的辊进行转动的速度就是250r/min，这篇论文里面的打捆机，打捆室的大小就是600800工作的时候用的拖拉机型号是东方红30，这个拖拉机在满载的时候，转动的速度大小就是=1000/min还有一开始设定的打捆单元辊转动的速度的大小是n=250r/min，可得传动装置的总的传动： 得=4 （2.1）初定链传动传动比=1.78，锥齿轮传动传动比= 1.5，可以算出来带传动传动比=1.52.5.2运动参数的计算与确定1、各轴转速的计算与确定电动机输出轴为，链传动输出轴为，设电动机输出轴转速为，锥齿轮传动输出轴转速为；链传动输出轴转速为。单元辊轴上的链轮的转速为 （2.2） （2.3） （2.4） （2.5）2、各轴输入功率的计算与确定设各轴的传动效率为；由同类型产品的查阅，能够得 （2.6) （2.7) （2.8)3、 各轴的转矩 (2.9) (2.10) (2.11) (2.12)第3章 带传动的设计与计算3.1 带传动的类型1、按工作原理分(1)摩擦带传动传送动力，还有运动的时候，是用传动带，还有带轮彼此的摩擦来实现的。(2)啮合带传动对动力还有运动进行传送的时候，通过带子里面的凸齿跟带轮外面圆上面的齿槽进行咬合来进行的。如同步带。2、按带的截面形状分(1)平带平带的截面就是一个矩形，里面的表面实际就是工作的表面。用的比较多的平带有帆布芯平带、编织平带、皮革带等等，这个里面用的最多的就是帆布芯平带。(2)V带V带的截面就是一个梯形，两边的侧面都是工作面。传动进行的时候，V带跟两边的面跟轮槽靠到一起，在压紧力相同的时候，使用的V带是多起来的。 (3)圆带圆形带，它的截面就是个圆，传送的功率是比较小的。(4)多楔带这种类型的带子就是由多个V带组成的，这种构造紧凑性是很好的，而且在对功率进行传送的时候，功率是非常大的。(5)同步带这种带子的截面其实就是齿形，它进行的传动实际上就是齿合带传动，在进行工作的时候，靠带的凸齿和带轮外3.2缘上的齿槽啮合传动。3.2带传动的特点及应用下面对这种带传动的好，还有带传动的坏来具体说下： 1、带传动的优点：（1）适用于中心距较大的；（2）传动带的弹性是非常好的，可以将震动缓冲吸收下去，特别是这个v带上是没有接头的，在进行传动的时候非常稳定，产生的噪音不大；（3）有过载出现的时候，带轮上面的带子会有打滑的状况出现，这样一来别的零部件就可以不被破坏了；（4）构造很是简单，不管是加工也好，还是后期保养也好，都是很便利的，还有买的时候不贵。2、带传动的缺点：（1）传动的外廓尺寸较大；（2）因为要进行张紧，所以在这个轴上面受到的力量就比较大；（3）工作进行中，必然出现弹性滑动，这样一来主动轴跟从动轴的速度比就没有办法确保了；（4）带的寿命短；（5）传动效率降低；（6）在进行带传动的时候，有可能摩擦会出现火花，或者摩擦会有电出现，所以它是不能安置在易燃易爆的地方的。查看资料就发现V带有多少种的，按照算出来的这个功率，另外小带轮作业的时候，速度是多快，确定下来写的这篇论文里面设计的V带就是A型的。正常来说，在进行带传动的时候，功率大小是P100KW,带子的速度大小就是V=5-25m/s，传动比i5,传动效率为94%-97%。比较特别的带子，它的速是在每秒60米到100米，传动比的大小就是i7.3.3带轮材料和结构的确定1、带轮的材料带轮用的材质是灰铸铁，它的速度要是比每秒二十五秒还要小的时候，就不能用灰铸铁，用HT150；带速v=25-30m/s时，采用HT200。如果带子的速度更快的时候，使用的结构是铸钢或者是钢板来进行焊接的，功率不大的时候用的材质是铝合金，也可以是塑料等等。这篇文章里面，带轮用的材质是HT200。2、带轮的结构按照轮辐的构造来进行分类，有实心式的，轮辐式的，还有辐板式的，V带轮一般用的原材料都是灰铸铁，还有钢，铝合金等等，其中以灰铸铁应用最广。带轮外面的那一圈圆的就是轮缘，它也是一个工作零部件。带轮的构造在进行确定的时候依靠的它的直径，因为它的直径在D(2.5-3)d，那么这个小带轮就用实心的；对于比较大的带轮来说，因为直径的大小是D17021759029525514055回火100300160217570285245135调 制20021725564035527515560调制40Cr调制24128673554035520070100300685490335185打捆机在工作时，捡草器的转速很高，而且传递的扭矩很大。综合考虑，选出轴的材料选择40调质处理，硬度为241-286，其屈服疲劳强度极限，抗拉强度极限弯曲疲劳极限取，。6.2 轴的最小直径的确定一般来说，设计是不能按照轴承受的载荷来进行的。轴上各直径要的轴段直径以及轴上承受力的大小是密不可分的。在初定各段直径的时候一般不晓得支反力点作用在哪里，因此也就很难认定弯曲距的数值和具体位置。在从事设计工作之前，在设计各轴段结构的时候，一般还是能够计算的出来轴上的转动距的。故，初定轴径。一开始算轴的直径的时候，如果直径最小的地方有键槽，那么这个键槽对轴强度大小的影响还要考虑进去。在这个轴的截面上有一个键槽的时候，直径就变大百分之五到百分之七，在轴的截面上有两个键槽的时候，直径就变大百分之十到百分之十五。由公式 (6.1)其中 该轴传递的功率，6.32；该轴的转速，320；指轴的材料和承载情况确定常数已知P=6.32kw,n=320r/min。查表15-3得取带入上式可得考虑到轴上有两个键槽轴径增大10%得 (6.2)由于轴的直径一般为5得倍数，故取6.3 轴的结构设计要想整个机器能够装的时候方便一点，还有轴上面的零件拆的时候，装的时候都方便，那么轴的形状就是阶梯型的。按照顺序对它的部件进行拆，进行装，要想方便一点，那么轴的端部要到个角才可以。从左边向右边来进行布局，轴第一段，轴第二段，轴第三段。第一段轴；轴径，车螺纹。第二段轴：轴径，键槽分别为、。第三段轴；轴径，。第四段轴；轴径，键槽为。第五段轴；轴径，。捡草器轴结构初定如图6.1所示：图6.1 轴的结构示意图6.4 按弯扭合成强度条件校核1、按照下面的公式算出来捡草机轴上面的扭矩大小的： (6.3)圆周力：径向力：轴向力：2、计算轴承支反力如下水平面 (6.4) (6.5)垂直面= (6.6)轴上载荷的计算求轴承上的支反力垂直面内： 水平面内： 表6.2 截面的弯矩扭矩载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T3、对轴的强度来进行校核，按照弯扭合成应力来进行校核实习的时候，一般只对弯矩的最大数字，还有扭矩截面的强度来进行。通过上面表格里面的数，还有这个轴在转动的时候是一个方向的，那么这个扭转切应力实际上也就是脉动循环应力，那么=0.6， (6.7) 前面已经选定轴的材料为40，调质处理，查得-1=70，所以计算出轴安全。6.5 精确校核轴的疲劳强度抗弯截面系数： = (7-8)抗扭截面系数： = (7-9)截面上弯矩应力 截面上扭转切应力 轴使用的材质是40，对它进行调质处理，查询之后就能知道 。截面上面因为轴肩产生的理论上的应力的集中系数是及，因为： 经插值后可查得 通过图纸3-1可以查到轴的使用的材料，它的敏性系数的大小是： 故有效应力集中系数为： (6.10)扭转尺寸系数为=0.9表面质量系数=0.92没有强化处理过轴的面，也就是=1，那么这个综合系数的大小就是： (6.11) (6.12)又由碳钢的特性系数：，取；，取计算安全系数得： (6.13) （6.14）所以说这个轴的截面右边的这个地方，强度是达到要求了。论文里面写的机器，要是出现某一瞬间载荷太大，导致应力循环起来不能对称，那么就不需要校核静强度了。所以所，校核强度到这就没有必要进行下去了。第7章 标准件的选择与校核7.1 键的选择键连接的方式比较多，有平键的，有半圆键的，还有契键的，还有切向键的。平键按用途分有三种：普通平键、导向平键和滑键。工作面就是平面两边的面，它在对转矩传送是通过键还有键槽侧面的吉他，键上边的面跟轮毂槽下面的面，中间要有缝隙。平键的连接，构造一点也不难，装起来也好，拆起来也好都不难，对中的时候也是比较好的，所以用的很多。但本设计采用的是半圆键连接。参考轴的直径 。分别选择轴2、4段为半圆键、。材料为45钢，其许用挤压应力，取其平均值，。7.2 键强度校核在本设计中捡草器轴传递的扭矩最大，根据要求，需对捡草器的键连接进行强度校核，因载荷均匀分布，根据平键连接的挤压强度公式：式中：T为转矩（）； （7.1）为轴径（）；为键的高度（）；为键的工作长度（）；为许用挤压（）； 将数据带入得： （7.2） （7.3）由上式得符合条件。7.3 滚动轴承选用在进行轴承的选用和选择的时候，首先要作的就是依据相应的型号了解它所受载荷的方向，所受载荷的数字的大小，转动的速度、工作环境的影响等等一系列的指标。通过查阅资料后晓得，在转动的速度比较高，并且所受的载荷比较的小的地方，应该选用以点接触的球轴承作为选取的对象；如果安装轴承的地方其承受的载荷或者力比较的大，转动的速度又比较的小的时候，应该选用以线进行接触的滚子轴承；如果安装轴承的地方是既承载轴线方向的力又承受直径方向上的力，那就应该选择以线接触的圆锥滚子轴承否则是以点接触的轴承；还有一种情况就是轴线方向所受的力比较的大，直径方向受的力比较的小。已知装轴承处轴径，转速，查机械设计手册，表6-1得选用向心推力轴承，选型号为6007，其基本参数为，。基本额定动载荷。7.4 计算所需的径向基本额定动载荷对于向心推力轴承，其径向基本额定载荷 （7.4）式中载荷系数，查表取=1；当量动载荷，；温度系数，得=1；基本额定寿命，本机预设寿命=；轴承转速，；寿命指数，对滚动轴承=10/3。故所选轴承符合要求。7.5 验算轴承的寿命 （7.5）由寿命校核结果可以看出两轴承的寿命均大于设计寿命，故所选轴承合格。结 论经过完成我的毕业设计，我将课堂上的知识和实际的知识有了一次很好的融合，不仅加深了我这几年所学习的专业知识，还在实践中得到了运用，对将来更好的立足与社会打下扎实的基础。为总结经验、分析得失。现将本次设计做如下总结：1、要先知道现在打捆机的类型，还要知道打捆机它的构造还有使用的功能，还有使用时候有什么要求等等。在了解了打捆机的这些基本情况以后，又比较了一下各种不一样的打捆机的内部结构及其优缺点，这样才定下来论文的方案。2、定下来了之后，要对这个打捆机总的构造来进行一个设计。在这个设计的时候，要参考一下现在一些其他类型的打捆机的结构，然后要把自己的思想加入到这个设计里面，就出来了设计的打捆机。3、设计好了打捆机的整体的结构，再来对这个机器中涉及到的零件进行强度、刚度的校核，只有这样，才能确保机器在实际运输的过程中开展工作。4、对打捆机的构造进行设计，还将打捆机的装配图还有零件图进行绘制。当然，这个设计肯定有不足的地方，毕竟是进行的理论上的设计，能否在实际的生产活动中得到运用，还是个未知数。除了考虑可行性以外，还要考虑这个制造的成本，为了能够实现这个目标，我知道自己还要不断的努力。参考文献1 濮良贵.机械设计第九版高等教育出版社,2013.2 吴宗泽.机械设计课程设计手册高等教育出版社,2013.3 蒲永峰.9YG-2.0型圆捆打捆机捡拾粉碎装置参数设计与仿真分析J.吉林大学,2015,13(4):21-39.4 吴德格吉乐胡.9YG-1.2 型圆捆机喂入机构及成捆室分析研究D.内蒙古农业大学机电工程学院,2014,10(14)：16.5 闫景凤，李源源，宋炜.玉米秸秆圆捆打捆机的设计J.农业科技与装备,2013,11(9):21-25.6 王春光.钢辊外卷式圆捆机结构与原理J.农业机械,2008,7(12):43-45.7 吴德格吉乐.圆捆机喂入机构及成捆室分析研究D.内蒙古农业大学硕士论文,2014,10(14):12.8 刘志杰.饲草压捆机的设计及结构分析D.东北林业大学,2004,20:27-29.9 徐光晓,代进中国牧草收获机械发展现状及其趋势J现代农业,2010.13(5):10-11.10 杨秀霞.牧草收获机械化技术试验研究J.甘肃农业大学,2008,6(1):125-127.11 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