CN113475351A - 一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农业机械技术领域,尤其涉及一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机。包括夹紧装置、齿轮齿条圆周运动装置和刀具轴向运动装置;所述夹紧装置包括上夹紧装置和下夹紧装置,按照从上到下的顺序通过支撑板(4)连接;所述齿轮齿条圆周运动装置通过光轴(15)和圆周传动齿轮(20)安装在齿轮架(1)的内侧;所述刀具轴向运动装置由丝杆光轴组成,通过安装板(7)安装在光轴(15)上做滑动。本发明采用异向曲柄夹紧装置对橡胶树进行定心及夹紧,再通过对刀具夹持机构进行复合运动来切割橡胶树,不仅能够进行自定心及夹紧,同时也考虑了橡胶树上下树围的大小不同,采用了上下两层夹紧装置;此外,通过刀具夹持机构的复合运动,来确保刀具切割轨迹的准确性和稳定性。
Description
技术领域
本发明属于属农业机械技术领域,特别涉及一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机。
背景技术
1985年至今,我国橡胶树种植总面积已从51.8万hm2增加至107万hm2,割胶的面积从30万hm2增加至62.7万hm2,干胶年产量从18.8万t增加至75 万t。单产水平从1985年的630kg/hm2增加至2011年的1200万kg/hm2。2010 年我国橡胶林种植面积已发展到约为100hm2,形成了海南、云南、广东三大天然橡胶生产基地。天然橡胶与石油、钢铁、煤炭并称为“四大工业原料”。人们将原产美洲的橡胶树移植到其他热带地区,目的是为获取它们身上的胶汁,进而产生各类橡胶产品。天然橡胶作为重要的工业原料,其产业关联度大的特点,决定了市场对其需求的广泛性。由于汽车工业的迅速发展和世界轮胎工厂逐步转移,国内天然橡胶消费量逐年增加,且近年来年度增幅较大,从1995年 71万t增长到2011年的390万t,自2002年以来,连续9年均居世界第一。国内天然橡胶自给率从1995年的60.6%下降到2011年的19.3%,低于30%的国际战略安全警戒线的10.7个百分点。
近几年来橡胶的价格持续低迷,再加上割胶生产是夜间作业,生产环境条件差,胶工老龄化严重,年轻劳动力从事割胶生产的吸引力不足,导致胶工严重短缺。海南、云南植胶区已出现砍树弃割等现象,广东农垦一些以橡胶为主产业的农场也出现经营困难,招工难。
目前现有技术中用于割胶工作的装置大致包括电动割胶刀、割胶机器人、固定式割胶机等类型。其中电动割胶刀可在一定程度上降低劳动强度,对割胶技术要求较低,但仍需人工操作,未从根本解决用工荒的现状;割胶机器人,搭配各种传感器和相机,能保证割胶的质量,但对割胶时的工作环境要求较高,且搭配使用的传感器价格不菲,不适宜用于生产应用;固定式割胶机,采用“一机一树”的割胶工作模式,割胶过程稳定,成本低。本发明基于固定式割胶机,设计一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机。
发明内容
针对上述问题,本发明提出了一种能集自动夹紧、定心、割胶等一系列割胶过程为一体的异向曲柄自动夹紧定心割胶机,以解决现有技术中橡胶树割胶过程中,割胶工人工作强度高,工作环境差,以及对割胶工人割胶经验等要求高等问题。
本发明的一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机,包括夹紧装置、齿轮齿条圆周运动装置和刀具轴向运动装置;
所述夹紧装置包括上夹紧装置和下夹紧装置,按照从上到下的顺序通过支撑板4连接;
所述齿轮齿条圆周运动装置通过光轴15和圆周传动齿轮20安装在齿轮架1 的内侧;
所述刀具轴向运动装置由丝杆光轴组成,通过安装板7安装在光轴15上做滑动。
优选地,所述夹紧装置包括一个齿轮架1、两个支撑棒3、一个导向座5、两个直板6、一个步进电机I10、四个曲板11、两个夹持板13和一个通板19;
所述齿轮架1上设置有凹槽101和半圆齿条102,所述半圆齿条102与圆周传动齿轮20内啮合;
所述步进电机I10的传动轴1001与通板19的中心孔1901配合,在步进电机10的驱动下,传动齿轮8带动从动齿轮9转动,从动齿轮9与光轴15通过键连接,从而使得刀具沿着树做圆周运动,所述凹槽101起导向作用,与光轴 15的端面配合,确定光轴15周向的运动轨迹;
所述支撑棒3通过导向座5上的导向座孔501,分别与夹紧套12和夹持板13相连接;
所述夹紧套12上的第一夹紧套孔1201和第二夹紧套孔1202与所述直板6 上的第一直板孔601和第二直板孔602连接,保证支撑棒3与直板6之间的垂直度;
所述曲板11按照对称排列的方式将其上的第一曲板孔1101与直板6上另一端的第三直板孔603相连接,曲板11对称安装时弯曲朝向不同;
按照同样的方式将支撑棒3、直板6、曲板11对称安装于导向座5的另一侧,所述通板19上两端的通板孔1901分别与曲板11上的第二曲板孔1102连接,通板中心孔1902与步进电机10配合,当步进电机10运转时,带动通板19 旋转,从而使夹紧装置达到夹持和释放的两种状态。
优选地,所述齿轮齿条圆周运动装置包括盖板2、安装板7、传动齿轮8、从动齿轮9、两个光轴15、两个圆周运动齿轮20和步进电机II21组成,所述步进电机II 21与垫块14固定在安装板7上,安装板7上的安装板孔701与光轴 15配合,步进电机II21与传动齿轮8连接,所述传动齿轮8与固定在光轴15 上的从动齿轮9外啮合,当步进电机II 21运转时,传动齿轮8带动从动齿轮9 转动,光轴15也随之转动,带动固定在光轴15两端的圆周运动齿轮20,在齿轮架1的半圆齿条102上进行转动,光轴15的两端安装在齿轮架1上的凹槽101 内,以确保刀具能沿着树做圆周运动;
优选地,所述刀具轴向运动装置包括垫块14、两个光轴15、丝杠16、丝杠导板17、联轴器18和步进电机III 22,所述步进电机III22和垫块14安装于安装板7上,所述步进电机III22的传动轴2201与联轴器18的第一联轴器孔1801 相连,联轴器18的第二联轴器孔1802与丝杠16的非螺纹圆周面1601相连,安装板7两端的安装板孔701与光轴15连接;
丝杠16与丝杠导板17上的第一丝杠导板孔1701配合,丝杠导板17的第二丝杠导板孔1702与丝杠16配合,刀具安装在丝杠导板17上;
当步进电机III22驱动时,丝杠16开始旋转,当丝杠16正转时,丝杠导板17在光轴15的导向作用下,向上做平动,当丝杠16反转时,丝杠导板17沿着光轴15向下做平动。
优选地,所述步进电机I10运转时,带动通板19绕着通板中心孔1902转动,从上往下看,步进电机10顺时针转动,通板19顺时针旋转,在曲板11的牵连作用下,直板6做平面移动,同一平面内的两块直板6做同向夹紧运动,当步进电机I10逆时针旋转时,两块直板6做反向释放运动。
优选地,所述齿轮架1上的半圆齿条102与圆周传动齿轮20内啮合,与圆周传动齿轮20配合的光轴15的两端做圆角处理,得到半圆端面1501,所述半圆端面1501与齿轮架1的凹槽101配合。
优选地,所述齿轮架1和导向座5的内半径为250~300mm,外半径为290~340mm,支撑棒3的长度为200~250mm,支撑板4的长度为580~620mm,支撑棒3与夹紧套12同轴安装,支撑棒3的轴线与直板6之间的角度为90°,直板6、曲板11及通板19与齿轮架1的平面平行,且直板6、曲板11及通板 19上的所有孔均为同轴度配合,曲板11的转动角度为0°~120°。
优选地,所述第一丝杠导板孔1701为螺纹孔,当从上往下看时,步进电机 III22逆时针旋转时,丝杠16逆时针旋转,丝杠导板17做上升运动,当步进电机III22顺时针旋转时,丝杠导板17做下降运动。
优选地,当从上往下看步进电机II21为顺时针旋转时,传动齿轮8带动从动齿轮9转动,固连在丝杠15上从动齿轮9带动丝杠15转动,圆周运动齿轮 20也随之转动,带动刀具轴向运动装置在齿轮架1上做顺时针运动,当步进电机II21逆时针旋转时,刀具轴向运动装置做逆时针运动。
优选地,当所述割胶机运行时,首先启动将夹紧装置的步进电机I10,等到完成工作指令时,齿轮齿条圆周运动装置和丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置上的步进电机I10方才开始运转。
本发明的有益效果在于:本发明采用异向曲柄夹紧装置用于将割胶机定心夹紧在橡胶树上,通过齿轮齿条圆周运动和刀具轴向运动组合运动的方式,完成对天然乳胶的高效提取,该机不仅割胶运动平稳,而且结构简单、成本低,适用于天然橡胶主产区的天然乳胶的提取利用和促进割胶工人的增收。
附图说明
图1为异向曲柄自动夹紧定心割胶机的立体结构图;
图2为异向曲柄自动夹紧定心割胶机的上夹持装置示意图;
图3A为上夹紧装置释放状态示意图;
图3B为上夹紧装置夹持状态示意图;
图4为齿轮齿条圆周运动装置示意图;
图5为齿轮架齿轮配合示意图;
图6为丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置示意图;
图7为丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置动力示意图;
图8为齿轮齿条圆周运动装置动力示意图;
图9为夹持机构部分示意图;
图10为夹持机构框架示意图。
图中,1--齿轮架,2--盖板机,3--支撑棒,4--支撑板,5--导向座,6--直板, 7--安装板,8--传动齿轮,9--从动齿轮,10--步进电机I,11--曲板,12--夹紧套, 13--夹持板,14--垫块,15--光轴,16--丝杠,17--丝杠导板,18--联轴器,19-- 通板,20--圆周运动齿轮,21--步进电机II,22--步进电机III,101--齿轮架凹槽, 102--半圆齿条,501--导向座孔,601--直板孔Ⅰ,602--直板孔Ⅱ,603--直板孔Ⅲ, 701--锥形齿轮Ⅱ,1001--步进电机I传动轴,1101--曲板孔Ⅰ,1102--曲板孔Ⅱ, 1201--夹紧套孔Ⅰ,1202--夹紧套孔Ⅱ,1501--光轴半圆端面,1601--丝杠非螺纹表面,1701--丝杠导板中心孔Ⅰ,1702--丝杠导板孔Ⅱ,1801--联轴器孔Ⅰ,1802-- 联轴器孔Ⅱ,1901--通板孔Ⅰ,1902--通板孔Ⅱ,2201--步进电机III传动轴。
具体实施方式
下面结合附图,对实施例作详细说明。
以下结合附图和实施例对本发明的具体结构和工作过程进行描述。
如图1所示,本发明的异向曲柄自动夹紧定心割胶机包括夹紧装置、齿轮齿条圆周运动装置和刀具轴向运动装置;所述夹紧装置包括上夹紧装置和下夹紧装置,按照从上到下的顺序通过支撑板4连接;所述齿轮齿条圆周运动装置通过光轴15和圆周运动齿轮20安装在齿轮架1的内侧,通过安装在光轴15两端的圆周运动齿轮20与齿轮架1上的半圆齿条102内啮合,圆周运动齿轮20 由固定在安装板7上的步进电机I10提供转动扭矩,丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置通过将步进电机I10的传动轴1001与联轴器的孔Ⅰ相连,再将丝杠的1601非螺纹表面与联轴器孔1802相连,将步进电机10的转矩传给丝杠16,丝杆16旋转带动丝杠导板17往上或者往下运动。;所述刀具轴向运动装置由丝杆光轴组成,通过安装板7安装在光轴15上做滑动;
所述夹紧装置包括一个齿轮架1、两个支撑棒3、一个导向座5、两个直板 6、一个步进电机I10、四个曲板11、两个夹持板13和一个通板19;
如图5所示,所述齿轮架1上设置有凹槽101和半圆齿条102,所述半圆齿条102与圆周运动齿轮20内啮合;
所述步进电机I10的传动轴1001与通板19的中心孔1901配合,在步进电机I10的驱动下,传动齿轮8带动从动齿轮9转动,从动齿轮9与光轴15通过键连接,从而使得刀具沿着树做圆周运动,所述凹槽101起导向作用,与光轴 15的端面配合,确定光轴15周向的运动轨迹,
所述支撑棒3通过导向座5上的导向座孔501,分别与夹紧套12和夹持板 13相连接;
所述夹紧套12上的第一夹紧套孔1201和第二夹紧套孔1202与所述直板6 上的第一直板孔601和第二直板孔602连接,保证支撑棒3与直板6之间的垂直度;
所述曲板11按照对称排列的方式将其上的第一曲板孔1101与直板6上另一端的第三直板孔603相连接,曲板11对称安装时弯曲朝向不同;
按照同样的方式将支撑棒3、直板6、曲板11对称安装于导向座5的另一侧,所述通板19上两端的通板孔1901分别与曲板11上的第二曲板孔1102连接,通板中心孔1902与步进电机I10配合,当步进电机I10运转时,带动通板 19旋转,从而使夹紧装置达到夹持和释放的两种状态。
如图2所示,为本发明中上夹持装置的结构示意图,图3A为上夹紧装置释放状态示意图,图3B上夹紧装置夹持状态示意图。
图4示出了本发明的齿轮齿条圆周运动装置示意图,图8示出了齿轮齿条圆周运动装置动力示意图,所述齿轮齿条圆周运动装置包括、盖板2、安装板7、传动齿轮8、从动齿轮9两个光轴15、两个圆周运动齿轮20和步进电机II 21、组成,所述步进电机II 21与垫块14通过4个M3的螺钉固定在安装板7上,安装板7上的安装板孔701与光轴15配合,步进电机II 21与传动齿轮8连接,所述传动齿轮8与固定在光轴15上的从动齿轮9外啮合,当步进电机II21运转时,传动齿轮8带动从动齿轮9转动,光轴15也随之转动,带动固定在光轴15两端的圆周运动齿轮20,在齿轮架1的半圆齿条102上进行转动,齿轮架1的表面安装有盖板2以免润滑油的飞溅,光轴15的两端安装在齿轮架1上的凹槽101 内,以确保刀具能沿着树做圆周运动;
图6为所述刀具轴向运动装置的示意图,图7为所述刀具轴向运动装置的动力示意图,其中,所述刀具轴向运动装置包括、垫块14、两个光轴15、丝杠 16、丝杠导板17、联轴器18和步进电机III 22,所述步进电机III 22和垫块14 通过4个M3的螺钉安装于安装板7上,所述步进电机III 22的传动轴2201与联轴器18的第一联轴器孔1801相连,联轴器18的第二联轴器孔1802与丝杠 16的非螺纹圆周面1601相连,三块安装板7两端的安装板孔701与光轴15连接;
丝杠16与丝杠导板17上的第一丝杠导板孔1701配合,丝杠导板17的第二丝杠导板孔1702与丝杠16配合,刀具安装在丝杠导板17上;
当步进电机III 22驱动时,丝杠16开始旋转,当丝杠16正转时,丝杠导板 17在光轴15的导向作用下,向上做平动,当丝杠16反转时,丝杠导板17沿着光轴15向下做平动。
所述步进电机I10运转时,带动通板19绕着通板中心孔1902转动,从上往下看,步进电机I10顺时针转动,通板19顺时针旋转,在曲板11的牵连作用下,直板6做平面移动,同一平面内的两块直板6做同向夹紧运动,当步进电机I10逆时针旋转时,两块直板6做反向释放运动。
所述齿轮架1上的半圆齿条102与圆周运动齿轮20内啮合,与圆周运动齿轮20配合的光轴15的两端做圆角处理,得到半圆端面1501,所述半圆端面1501 与齿轮架1的凹槽101配合。
图9为夹持机构的部分示意图,图10为夹持机构的框架示意图,所述齿轮架1和导向座5的内半径为250~300mm,外半径为290~340mm,支撑棒3的长度为200~250mm,支撑板4的长度为580~620mm,支撑棒3与夹紧套12同轴安装,支撑棒3的轴线与直板6之间的角度为90°,直板6、曲板11及通板 19与齿轮架1的平面平行,且直板6、曲板11及通板19上的所有孔均为同轴度配合,曲板11的转动角度为0°~120°。
所述第一丝杠导板孔1701为螺纹孔,当从上往下看时,步进电机III 22逆时针旋转时,丝杠16逆时针旋转,丝杠导板17做上升运动,当步进电机III 22 顺时针旋转时,丝杠导板17做下降运动。
当从上往下看步进电机II 21为顺时针旋转时,传动齿轮8带动从动齿轮9 转动,固连在丝杠15上从动齿轮9带动丝杠15转动,圆周运动齿轮20也随之转动,带动刀具轴向运动装置在齿轮架1上做顺时针运动,当步进电机II 21逆时针旋转时,刀具轴向运动装置做逆时针运动。
当所述割胶机运行时,首先启动将夹紧装置的步进电机I10,等到完成工作指令时,齿轮齿条圆周运动装置和丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置上的步进电机I10方才开始运转。
本发明适用于橡胶主产区的橡胶割胶产业。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种异向曲柄自动夹紧定心割胶机,其特征在于,包括夹紧装置、齿轮齿条圆周运动装置和刀具轴向运动装置;
所述夹紧装置包括上夹紧装置和下夹紧装置,按照从上到下的顺序通过支撑板(4)连接;
所述齿轮齿条圆周运动装置通过光轴(15)和圆周传动齿轮(20)安装在齿轮架(1)的内侧;
所述刀具轴向运动装置由丝杆光轴组成,通过安装板(7)安装在光轴(15)上做滑动。
2.据权利要求1所述的异向曲柄自动夹紧定心割胶机,其特征在于,所述夹紧装置包括一个齿轮架(1)、两个支撑棒(3)、一个导向座(5)、两个直板(6)、一个步进电机I(10)、四个曲板(11)、两个夹持板(13)和一个通板(19);
所述齿轮架(1)上设置有凹槽(101)和半圆齿条(102),所述半圆齿条(102)与圆周传动齿轮(20)内啮合;
所述步进电机I(10)的传动轴(1001)与通板(19)的中心孔(1901)配合,在步进电机(10)的驱动下,传动齿轮(8)带动从动齿轮(9)转动,从动齿轮(9)与光轴(15)通过键连接,从而使得刀具沿着树做圆周运动,所述凹槽(101)起导向作用,与光轴(15)的端面配合,确定光轴(15)周向的运动轨迹;
所述支撑棒(3)通过导向座(5)上的导向座孔(501),分别与夹紧套(12)和夹持板(13)相连接;
所述夹紧套(12)上的第一夹紧套孔(1201)和第二夹紧套孔(1202)与所述直板(6)上的第一直板孔(601)和第二直板孔(602)连接,保证支撑棒(3)与直板(6)之间的垂直度;
所述曲板(11)按照对称排列的方式将其上的第一曲板孔(1101)与直板(6)上另一端的第三直板孔(603)相连接,曲板(11)对称安装时弯曲朝向不同;
按照同样的方式将支撑棒(3)、直板(6)、曲板(11)对称安装于导向座(5)的另一侧,所述通板(19)上两端的通板孔(1901)分别与曲板(11)上的第二曲板孔(1102)连接,通板中心孔(1902)与步进电机(10)配合,当步进电机(10)运转时,带动通板(19)旋转,从而使夹紧装置达到夹持和释放的两种状态。
3.据权利要求1所述的异向曲柄自动夹紧定心割胶机,其特征在于,所述齿轮齿条圆周运动装置包括盖板(2)、安装板(7)、传动齿轮(8)、从动齿轮(9)、两个光轴(15)、两个圆周运动齿轮(20)和步进电机II(21)组成,所述步进电机II(21)与垫块(14)固定在安装板(7)上,安装板(7)上的安装板孔(701)与光轴(15)配合,步进电机II(21)与传动齿轮(8)连接,所述传动齿轮(8)与固定在光轴(15)上的从动齿轮(9)外啮合,当步进电机II(21)运转时,传动齿轮(8)带动从动齿轮(9)转动,光轴(15)也随之转动,带动固定在光轴(15)两端的圆周运动齿轮(20),在齿轮架(1)的半圆齿条(102)上进行转动,光轴(15)的两端安装在齿轮架(1)上的凹槽(101)内,以确保刀具能沿着树做圆周运动;
4.据权利要求1所述的异向曲柄自动夹紧定心割胶机,其特征在于,所述刀具轴向运动装置包括垫块(14)、两个光轴(15)、丝杠(16)、丝杠导板(17)、联轴器(18)和步进电机III(22),所述步进电机III(22)和垫块(14)安装于安装板(7)上,所述步进电机III(22)的传动轴(2201)与联轴器(18)的第一联轴器孔(1801)相连,联轴器(18)的第二联轴器孔(1802)与丝杠(16)的非螺纹圆周面(1601)相连,安装板(7)两端的安装板孔(701)与光轴(15)连接;
丝杠(16)与丝杠导板(17)上的第一丝杠导板孔(1701)配合,丝杠导板(17)的第二丝杠导板孔(1702)与丝杠(16)配合,刀具安装在丝杠导板(17)上;
当步进电机III(22)驱动时,丝杠(16)开始旋转,当丝杠(16)正转时,丝杠导板(17)在光轴(15)的导向作用下,向上做平动,当丝杠(16)反转时,丝杠导板(17)沿着光轴(15)向下做平动。
5.根据权利要求1所述的异向曲柄自动夹紧定心割胶机,其特征在于,所述步进电机I(10)运转时,带动通板(19)绕着通板中心孔(1902)转动,从上往下看,步进电机(10)顺时针转动,通板(19)顺时针旋转,在曲板(11)的牵连作用下,直板(6)做平面移动,同一平面内的两块直板(6)做同向夹紧运动,当步进电机I(10)逆时针旋转时,两块直板(6)做反向释放运动。
6.根据权利要求1所述的异向曲柄自动夹紧定心割胶机,其特征在于,所述齿轮架(1)上的半圆齿条(102)与圆周传动齿轮(20)内啮合,与圆周传动齿轮(20)配合的光轴(15)的两端做圆角处理,得到半圆端面(1501),所述半圆端面(1501)与齿轮架(1)的凹槽(101)配合。
7.根据权利要求1所述的异向曲柄自动夹紧定心割胶机,其特征在于,所述齿轮架(1)和导向座(5)的内半径为250~300mm,外半径为290~340mm,支撑棒(3)的长度为200~250mm,支撑板(4)的长度为580~620mm,支撑棒(3)与夹紧套(12)同轴安装,支撑棒(3)的轴线与直板(6)之间的角度为90°,直板(6)、曲板(11)及通板(19)与齿轮架(1)的平面平行,且直板(6)、曲板(11)及通板(19)上的所有孔均为同轴度配合,曲板(11)的转动角度为0°~120°。
8.据权利要求4所述的异向曲柄自动夹紧定心割胶机,其特征在于,所述第一丝杠导板孔(1701)为螺纹孔,当从上往下看时,步进电机III(22)逆时针旋转时,丝杠(16)逆时针旋转,丝杠导板(17)做上升运动,当步进电机III(22)顺时针旋转时,丝杠导板(17)做下降运动。
9.据权利要求3所述的异向曲柄自动夹紧定心割胶机,其特征在于,当从上往下看步进电机II(21)为顺时针旋转时,传动齿轮(8)带动从动齿轮(9)转动,固连在丝杠(15)上从动齿轮(9)带动丝杠(15)转动,圆周运动齿轮(20)也随之转动,带动刀具轴向运动装置在齿轮架(1)上做顺时针运动,当步进电机II(21)逆时针旋转时,刀具轴向运动装置做逆时针运动。
10.根据权利要求1所述的异向曲柄自动夹紧定心割胶机,其特征在于,当所述割胶机运行时,首先启动将夹紧装置的步进电机I(10),等到完成工作指令时,齿轮齿条圆周运动装置和丝杆光轴所组成的刀具轴向运动装置上的步进电机I(10)方才开始运转。
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