CN111006803B - 一种扭转试验用扭杆弹簧角偏移固定保持装置以及试验方法 - Google Patents

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CN111006803B CN201911261277.9A CN201911261277A CN111006803B CN 111006803 B CN111006803 B CN 111006803B CN 201911261277 A CN201911261277 A CN 201911261277A CN 111006803 B CN111006803 B CN 111006803B
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    • G01M5/005Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress by means of external apparatus, e.g. test benches or portable test systems

Abstract

本发明公开了一种扭杆弹簧角偏移固定保持装置,其包括底座、第一轴承架、第一扭力臂、第一助力臂、第一调节螺栓组件、第一调整块、第一试件、第二轴承架、第二助力臂、第二扭力臂、第二轴承组件、第二固定轴、第二调节螺栓组件、第二调整块、第二试件、第一固定轴和第一轴承组件。同时,本发明还提供扭杆弹簧的固定转角扭转试验方法。本发明的装置设计合理,结构紧凑,可以同时进行两个试件的试验,夹持效果好,扭杆弹簧试件固定在轴承组件的六方孔中,通过助力臂带动扭力臂偏转一定角度与斜臂贴合,使用螺栓固定,可实现扭杆弹簧试件旋转固定角度以后并保持一定时间。

Description

一种扭转试验用扭杆弹簧角偏移固定保持装置以及试验方法
技术领域
本发明涉及扭转试验领域,具体地涉及一种扭转试验用扭杆弹簧角偏移固定保持装置及试验方法。
背景技术
扭转是扭杆弹簧的常见受载工况,当扭杆弹簧扭转固定角度并保持一定时间以后,扭杆性能变化情况是设计人员最为关注的技术指标之一,因此如何使弹性较大的扭杆弹簧旋转固定角度以后并保持一定时间成为研究人员需要解决的问题之一。
到目前为止,扭转试验通常是在扭转试验机完成的。但使用扭转试验机进行扭转试验时,需设计制造与扭杆弹簧和扭转试验机配套的工装夹具,扭转试验机价格较高,使用维护成本高,对操作人员的技术要求也较高,此外扭转试验机在扭转过程中扭转精度有限,并且无法长时间保持固定转角不动,为此设计了一种扭杆弹簧角偏移固定保持装置及试验方法。
发明内容
本发明为解决现有扭杆弹簧扭转试验装置的扭转角度精度低,扭转角度保持困难、试验成本高、结构复杂、操作不便等问题,提出了一种扭杆弹簧角偏移固定保持装置及试验方法,其将斜臂、部分轴承架与底板固定一体,可减少试验拆装,提高试验效率,减少加工精度对试验的影响,提高试验精度。本发明采用中心对称结构,可同时完成两组试验,结构受力均匀,保证试验精度,提高试验效率。
本发明采取的技术方案是:
具体地,本发明提供一种扭杆弹簧角偏移固定保持装置,其包括底座、第一轴承架、第一扭力臂、第一助力臂、第一调节螺栓组件、第一调整块、第一试件、第二轴承架、第二助力臂、第二扭力臂、第二轴承组件、第二固定轴、第二调节螺栓组件、第二调整块、第二试件、第一固定轴和第一轴承组件;
所述底座上固定设置有第一底座轴承架、第一扭力臂套圈、第一斜臂、第二斜臂、第二底座轴承架以及第二扭力臂套圈,第一底座轴承架、第一扭力臂套圈和第一斜臂呈整体结构状设置在底座的第一端部,所述第一轴承架与所述第一底座轴承架相邻设置,第二底座轴承架、第二扭力臂套圈和第二斜臂呈整体结构状设置在底座的第二端部,所述第二轴承架与所述第二底座轴承架相邻设置;
所述第一扭力臂的下端安装在第一扭力臂套圈内部,所述第一扭力臂的上部连接所述第一助力臂,借助于第一助力臂能够对第一扭力臂的角度进行调节,所述第二扭力臂的下端安装在第二扭力臂套圈内部,所述第二扭力臂的上部连接所述第二助力臂,借助于第二助力臂能够对第二扭力臂的角度进行调节;
所述第一调整块安装在所述第一斜臂的内侧,所述第一调节螺栓组件安装在所述第一调整块上,所述第二调整块安装在所述第二斜臂的内侧,所述第二调节螺栓组件安装在所述第二调整块上;
所述第一固定轴通过第一定位销与第一扭力臂固定连接,第一固定轴的两端安装所述第一轴承组件,所述第一轴承组件借助于第一轴承架和第一底座轴承架进行安装,所述第二固定轴通过第二定位销与第二扭力臂固定连接,第二固定轴的两端安装所述第二轴承组件,所述第二轴承组件借助于第二轴承架和第二底座轴承架进行安装;
所述第一试件的第一端固定在第二固定轴中,所述第一试件的第二端固定在第一调整块中,借助于第一调节螺栓组件能够调节第一试件的初始角度;
所述第二试件的第一端固定在第一固定轴中,所述第二试件的第二端固定在第二调整块中,借助于第二调节螺栓组件能够调节第一试件的初始角度。
优选地,所述第一斜臂的内侧开设有第一斜臂孔,所述第一调整块安装在所述第一斜臂孔内部,所述第二斜臂的内侧开设有第二斜臂孔,所述第二调整块安装在所述第二斜臂孔内部。
优选地,所述第一扭力臂上和所述第一斜臂上分别开设有第一螺栓孔,当第一扭力臂与所述第一斜臂重合时,所述第一扭力臂上和所述第一斜臂上的第一螺栓孔能够重合并借助于螺栓对第一扭力臂与第一斜臂进行固定,所述第二扭力臂上和所述第二斜臂上分别开设有第二螺栓孔,当第二扭力臂与所述第二斜臂重合时,所述第二扭力臂上和所述第二斜臂上的第二螺栓孔能够重合并借助于螺栓对第二扭力臂与第二斜臂进行固定。
优选地,所述第一轴承架借助于螺栓安装在所述底座上开设的第一定位螺栓孔内,所述第二轴承架借助于螺栓安装在所述底座上开设的第二定位螺栓孔内。
优选地,所述第一轴承架、第一扭力臂套圈与第一斜臂孔同心设置,所述第二轴承架、第二扭力臂套圈与第二斜臂孔同心设置。
优选地,所述第一斜臂和第二斜臂的上斜面与竖直方向的夹角为68°,第一斜臂与第二斜臂的中心线的距离为400mm。
优选地,所述第一扭力臂和第二扭力臂的上部开设有用于安装助力臂的安装槽。
优选地,两个调整块的第一端通过圆轴与斜臂连接并进行旋转调整,两个调整块的第二端中间为内六角孔,所述内六角孔用于试件的固定。
优选地,第一固定轴和第二固定轴的轴心均为内六角通孔,第一固定轴和第二固定轴均设置有三个用于拧入顶丝的螺丝孔,两个固定轴轴向中间部分设有矩形槽,所述矩形槽通过花键与扭力臂固定连接,并能够随扭力臂转动。
优选地,本发明还提供一种扭杆弹簧的固定转角扭转试验方法,其包括以下步骤:
步骤一、将第一试件的第一端与第二固定轴连接,第一试件的第二端与第一调整块连接,并安装固定其他结构;
步骤二、转动第二助力臂,直到第二扭力臂下表面与第二斜臂的上表面重合,使用螺栓通过第二扭力臂的螺栓孔拧入第二斜臂螺栓孔,将第二扭力臂固定并保持;
步骤三、将第二试件的第一端与第一固定轴连接,第二试件的第二端与第二调整块连接,并安装固定其他结构;
步骤四、转动第一助力臂,直到第一扭力臂下表面与第一斜臂的上表面重合,使用螺栓通过第一扭力臂的螺栓孔拧入第一斜臂螺栓孔,将第一扭力臂固定并保持;
步骤五、在步骤四的基础上固定并保持一定时间后,卸去步骤二中的螺栓,反方向缓慢转动第二助力臂,直到第二扭力臂不承受扭矩为止,将第一试件从装置中取出,通过轮廓仪检查第一试件的变形情况;
步骤六、固定并保持一定时间后,卸去步骤四中的螺栓,反方向缓慢转动第一助力臂,直到第一扭力臂不承受扭矩为止,将第二试件从装置中取出,通过轮廓仪检查第二试件的变形情况。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1、本发明通过此装置可以实现大扭转力矩的扭杆弹簧的扭转试验,并在扭转后固定保持。
2、本发明结构设计精巧,通过在底板斜臂工装加工68°斜臂,保证较高的扭转精度并刚性保持。
3、本发明的调整块结构,用于试验时试件的零度位置的调整,排除加工精度对试验的影响,提高试验的准确度。
4、本发明在扭力臂设置沟槽,用于助力臂的安装,通过调整助力臂的长度,完成不同力矩大小的扭转试验。
5、本发明将斜臂、部分轴承架与底板固定一体,可减少试验拆装,提高试验效率,减少加工精度对试验的影响,提高试验精度。
6、本发明采用中心对称结构,可同时完成两组试验,结构受力均匀,保证试验精度,提高试验效率。
附图说明
图1是本发明的未安装试件下的整体结构示意图;
图2是本发明底板的结构示意图;
图3是本发明扭力臂的结构示意图;
图4是本发明调整块的结构示意图;
图5是本发明固定轴的结构示意图;
图6是本发明整体结构试验安装固定示意图;
图7是本发明的试件扭杆弹簧的结构示意图;
图8是本发明的定位销的结构示意图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
具体地,本发明提供一种扭杆弹簧角偏移固定保持装置,其包括底座1、第一轴承架2、第一扭力臂3、第一助力臂4、第一调节螺栓组件5、第一调整块6、第一试件7、第二轴承架10、第二助力臂8、第二扭力臂9、第二轴承组件11、第二固定轴12、第二调节螺栓组件13、第二调整块14、第二试件15、第一固定轴16和第一轴承组件17。
底座1上固定设置有第一底座轴承架101、第一扭力臂套圈102、第一斜臂105、第二斜臂1011、第二底座轴承架108以及第二扭力臂套圈109,第一底座轴承架101、第一扭力臂套圈102和第一斜臂105呈整体结构状设置在底座1的第一端部,第一轴承架2与第一底座轴承架101相邻设置,第二底座轴承架108、第二扭力臂套圈109和第二斜臂1011呈整体结构状设置在底座1的第二端部,第二轴承架10与第二底座轴承架108相邻设置。
第一扭力臂3的下端安装在第一扭力臂套圈102内部,第一扭力臂3的上部连接第一助力臂4,借助于第一助力臂4能够对第一扭力臂3的角度进行调节,第二扭力臂9的下端安装在第二扭力臂套圈内部,第二扭力臂9的上部连接第二助力臂8,借助于第二助力臂8能够对第二扭力臂9的角度进行调节。
第一调整块6安装在第一斜臂105的内侧,第一调节螺栓组件5安装在第一调整块6上,第二调整块14安装在第二斜臂1011的内侧,第二调节螺栓组件13安装在第二调整块14上。
第一固定轴16通过第一定位销与第一扭力臂3固定连接,第一固定轴16的两端安装第一轴承组件17,第一轴承组件17的第一端固定在第一轴承架2中,第一轴承组件17的第二端固定在第一底座轴承架中,第二固定轴12通过第二定位销与第二扭力臂9固定连接,第二固定轴12的两端安装第二轴承组件11,第二轴承组件11的第一端固定在第二轴承架10中,第二轴承组件11的第二端固定在第二底座轴承架中。
第一试件7的第一端固定在第二固定轴12中,第一试件7的第二端固定在第一调整块6中,借助于第一调节螺栓组件5能够调节第一试件7的初始角度。
第二试件15的第一端固定在第一固定轴16中,第二试件15的第二端固定在第二调整块14中,借助于第二调节螺栓组件13能够调节第一试件7的初始角度。
在本专利中,第一试件7和第二试件15均为扭杆弹簧。
优选地,第一斜臂105的内侧开设有第一斜臂孔106,第一调整块6安装在第一斜臂孔106内部,第二斜臂1011的内侧开设有第二斜臂孔1012,第二调整块14安装在第二斜臂孔内部。
优选地,第一扭力臂3上和第一斜臂上分别开设有第一螺栓孔104,当第一扭力臂3与第一斜臂105重合时,第一扭力臂3上和第一斜臂105上的第一螺栓孔104能够重合并借助于螺栓对第一扭力臂3与第一斜臂105进行固定,第二扭力臂9上和第二斜臂1011上分别开设有第二螺栓孔107,当第二扭力臂与第二斜臂重合时,第二扭力臂上和第二斜臂上的第二螺栓孔107能够重合并借助于螺栓对第二扭力臂与第二斜臂进行固定。
优选地,第一轴承架2借助于螺栓安装在底座上开设的第一定位螺栓孔内,第二轴承架10借助于螺栓安装在底座上开设的第二定位螺栓孔1010内。
优选地,第一轴承架2、第一扭力臂套圈102与第一斜臂孔106同心设置,第二轴承架10、第二扭力臂套圈109与第二斜臂孔同心设置。
优选地,第一斜臂和第二斜臂的上斜面与竖直方向的夹角为68°,第一斜臂与第二斜臂的中心线的距离为400mm。
优选地,第一扭力臂3和第二扭力臂的上部开设有用于安装助力臂的安装槽301。扭力臂还有不等间距的螺栓孔302用于扭转后的扭力臂固定保持,扭力臂还设置有花键槽303,从而实现通过定位销与固定轴连接。
优选地,调整块的第一端通过圆轴601与斜臂连接并进行旋转调整,调整块的第二端中间为内六角孔603用于试件的固定,并开设有螺栓孔602,实现调节螺栓组件的拧入拧出,调整试件的初始角度。
优选地,第一固定轴16和第二固定轴12的轴心均为内六角通孔1201,第一固定轴16和第二固定轴12均设置有三个用于拧入顶丝的螺丝孔1202,两个固定轴轴向中间部分设有矩形槽1203,矩形槽通过花键与扭力臂固定连接,并能够随扭力臂转动。
下面结合图1至图6对本发明的工作原理做进一步叙述,本实施方式设计一种扭杆弹簧角偏移固定保持装置包括底座1、第一轴承架2、第一扭力臂3、第一助力臂4、第一调节螺栓组件5、第一调整块6、第一试件7、第二助力臂8、第二扭力臂9、第二轴承架10、第二轴承组件11、第二固定轴12、第二调节螺栓组件13、第二调整块14、第二试件15、第一固定轴16和第一轴承组件17。
底座1左侧设置有第一底座轴承架101、第一扭力臂套圈102,第二试件15的左端固定安装在第一固定轴中,第一固定轴16通过第一定位销18与第一扭力臂固定连接,第一固定轴16两端安装第一轴承组件17,第一轴承组件17左端固定安装在第一底座轴承架101,第一扭力臂3前端安装在扭力臂套圈102中,第一轴承组件17右端固定安装在第一轴承架2中,第一轴承架2通过第一定位螺栓孔103固定安装在底座上,第二试件15右端安装在第二调整块14中,第二调整块安装在底座1的第二斜臂孔1012中,通过第二调节螺栓组件13调节试件的初始角度。
第一试件7左端固定安装在第二固定轴12中,第二固定轴12通过第二定位销19与第二扭力臂9固定连接,第二固定轴12两端安装第二轴承组件11,第二轴承组件11左端固定安装在第二底座轴承架108上,第二扭力臂9前端安装在第二扭力臂套圈109中,第二轴承组件11右端固定安装在第二轴承架10中,第二轴承架10通过第二定位螺栓孔1010固定安装在底座上,第一试件7右端安装在第一调整块6中,调整块安装在底座1的第一斜臂孔106中,通过第一调节螺栓组件5调节试件的初始角度;安装完成后,扭转第一助力臂4和第二助力臂直到第一扭力臂和第二扭力臂的下表面分别与底座的第一斜臂105或第二斜臂1011重合,使用螺栓拧入第一斜臂螺栓孔104、第二斜臂螺栓孔107中完成固定保持。
优选地,本发明还提供一种扭杆弹簧的固定转角扭转试验方法,其包括以下步骤:
步骤一、将第一试件的第一端与第二固定轴连接,第一试件的第二端与第一调整块连接,并安装固定其他结构;
步骤二、转动第二助力臂,直到第二扭力臂下表面与第二斜臂的上表面重合,使用螺栓通过第二扭力臂的螺栓孔拧入第二斜臂螺栓孔,将第二扭力臂固定并保持;
步骤三、将第二试件的第一端与第一固定轴连接,第二试件的第二端与第二调整块连接,并安装固定其他结构;
步骤四、转动第一助力臂,直到第一扭力臂下表面与第一斜臂的上表面重合,使用螺栓通过第一扭力臂的螺栓孔拧入第一斜臂螺栓孔,将第一扭力臂固定并保持;
步骤五、在步骤四的基础上固定并保持一定时间后,卸去步骤二中的螺栓,反方向缓慢转动第二助力臂,直到第二扭力臂不承受扭矩为止,将第一试件从装置中取出,通过轮廓仪检查第一试件的变形情况;
步骤六、固定并保持一定时间后,卸去步骤四中的螺栓,反方向缓慢转动第一助力臂,直到第一扭力臂不承受扭矩为止,将第二试件从装置中取出,通过轮廓仪检查第二试件的变形情况。
其中第一试件和第二试件均为扭转弹簧,扭转弹簧的示意图如图7所示。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1、本发明通过此装置可以实现大扭转力矩的扭杆弹簧的扭转试验,并在扭转后固定保持。
2、本发明设计结构精巧,通过在底板斜臂工装加工68°斜臂,保证较高的扭转精度并刚性保持。
3、本发明的调整块结构,用于试验时试件的零度位置的调整,排除加工精度对试验的影响,提高试验的准确度。
4、本发明在扭力臂设置沟槽,用于助力臂的安装,通过调整助力臂的长度,完成不同力矩大小的扭转试验。
5、本发明将斜臂、部分轴承架与底板固定一体,可减少试验拆装,提高试验效率,减少加工精度对试验的影响,提高试验精度。
6、本发明采用中心对称结构,可同时完成两组试验,结构受力均匀,保证试验精度,提高试验效率。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种扭杆弹簧角偏移固定保持装置,其特征在于:其包括底座、第一轴承架、第一扭力臂、第一助力臂、第一调节螺栓组件、第一调整块、第一试件、第二轴承架、第二助力臂、第二扭力臂、第二轴承组件、第二固定轴、第二调节螺栓组件、第二调整块、第二试件、第一固定轴和第一轴承组件;
所述底座上固定设置有第一底座轴承架、第一扭力臂套圈、第一斜臂、第二斜臂、第二底座轴承架以及第二扭力臂套圈,第一底座轴承架、第一扭力臂套圈和第一斜臂呈整体结构状设置在底座的第一端部,所述第一轴承架与所述第一底座轴承架相邻设置,第二底座轴承架、第二扭力臂套圈和第二斜臂呈整体结构状设置在底座的第二端部,所述第二轴承架与所述第二底座轴承架相邻设置;
所述第一扭力臂的下端安装在第一扭力臂套圈内部,所述第一扭力臂的上部连接所述第一助力臂,借助于第一助力臂能够对第一扭力臂的角度进行调节,所述第二扭力臂的下端安装在第二扭力臂套圈内部,所述第二扭力臂的上部连接所述第二助力臂,借助于第二助力臂能够对第二扭力臂的角度进行调节;
所述第一调整块安装在所述第一斜臂的内侧,所述第一调节螺栓组件安装在所述第一调整块上,所述第二调整块安装在所述第二斜臂的内侧,所述第二调节螺栓组件安装在所述第二调整块上;
所述第一固定轴通过第一定位销与第一扭力臂固定连接,第一固定轴的两端安装所述第一轴承组件,所述第一轴承组件借助于第一轴承架和第一底座轴承架进行安装,所述第二固定轴通过第二定位销与第二扭力臂固定连接,第二固定轴的两端安装所述第二轴承组件,所述第二轴承组件借助于第二轴承架和第二底座轴承架进行安装;
所述第一试件的第一端固定在第二固定轴中,所述第一试件的第二端固定在第一调整块中,借助于第一调节螺栓组件能够调节第一试件的初始角度;
所述第二试件的第一端固定在第一固定轴中,所述第二试件的第二端固定在第二调整块中,借助于第二调节螺栓组件能够调节第二试件的初始角度;
所述第一扭力臂上和所述第一斜臂上分别开设有第一螺栓孔,当第一扭力臂与所述第一斜臂重合时,所述第一扭力臂上和所述第一斜臂上的第一螺栓孔能够重合并借助于螺栓对第一扭力臂与第一斜臂进行固定,所述第二扭力臂上和所述第二斜臂上分别开设有第二螺栓孔,当第二扭力臂与所述第二斜臂重合时,所述第二扭力臂上和所述第二斜臂上的第二螺栓孔能够重合并借助于螺栓对第二扭力臂与第二斜臂进行固定。
2.根据权利要求1所述的扭杆弹簧角偏移固定保持装置,其特征在于:所述第一斜臂的内侧开设有第一斜臂孔,所述第一调整块安装在所述第一斜臂孔内部,所述第二斜臂的内侧开设有第二斜臂孔,所述第二调整块安装在所述第二斜臂孔内部。
3.根据权利要求1所述的扭杆弹簧角偏移固定保持装置,其特征在于:所述第一轴承架借助于螺栓安装在所述底座上开设的第一定位螺栓孔内,所述第二轴承架借助于螺栓安装在所述底座上开设的第二定位螺栓孔内。
4.根据权利要求1所述的扭杆弹簧角偏移固定保持装置,其特征在于:所述第一轴承架、第一扭力臂套圈与第一斜臂孔同心设置,所述第二轴承架、第二扭力臂套圈与第二斜臂孔同心设置。
5.根据权利要求4所述的扭杆弹簧角偏移固定保持装置,其特征在于:所述第一斜臂和第二斜臂的上斜面与竖直方向的夹角为68°,第一斜臂与第二斜臂的中心线的距离为400mm。
6.根据权利要求1所述的扭杆弹簧角偏移固定保持装置,其特征在于:所述第一扭力臂和第二扭力臂的上部开设有用于安装助力臂的安装槽。
7.根据权利要求1所述的扭杆弹簧角偏移固定保持装置,其特征在于:两个调整块的第一端通过圆轴与斜臂连接并进行旋转调整,两个调整块的第二端中间为内六角孔,所述内六角孔用于试件的固定。
8.根据权利要求1所述的扭杆弹簧角偏移固定保持装置,其特征在于:第一固定轴和第二固定轴的轴心均为内六角通孔,第一固定轴和第二固定轴均设置有三个用于拧入顶丝的螺丝孔,两个固定轴轴向中间部分设有矩形槽,所述矩形槽通过花键与扭力臂固定连接,并能够随扭力臂转动。
9.一种利用权利要求1所述的扭杆弹簧角偏移固定保持装置进行扭杆弹簧的固定转角扭转试验方法,其特征在于:其包括以下步骤:
步骤一、将第一试件的第一端与第二固定轴连接,第一试件的第二端与第一调整块连接,并安装固定其他结构;
步骤二、转动第二助力臂,直到第二扭力臂下表面与第二斜臂的上表面重合,使用螺栓通过第二扭力臂的螺栓孔拧入第二斜臂螺栓孔,将第二扭力臂固定并保持;
步骤三、将第二试件的第一端与第一固定轴连接,第二试件的第二端与第二调整块连接,并安装固定其他结构;
步骤四、转动第一助力臂,直到第一扭力臂下表面与第一斜臂的上表面重合,使用螺栓通过第一扭力臂的螺栓孔拧入第一斜臂螺栓孔,将第一扭力臂固定并保持;
步骤五、在步骤四的基础上固定并保持一定时间后,卸去步骤二中的螺栓,反方向缓慢转动第二助力臂,直到第二扭力臂不承受扭矩为止,将第一试件从装置中取出,通过轮廓仪检查第一试件的变形情况;
步骤六、固定并保持一定时间后,卸去步骤四中的螺栓,反方向缓慢转动第一助力臂,直到第一扭力臂不承受扭矩为止,将第二试件从装置中取出,通过轮廓仪检查第二试件的变形情况。
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