CN117513301B - 一种用于软土地基处理的复合锚杆结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锚杆技术领域并公开了一种用于软土地基处理的复合锚杆结构,所述复合锚杆结构包括外筒和内锚杆;外筒的外周设有平行于外筒轴线且可弯折的抵板,外筒的内周设有适配于内锚杆的安装孔;相应地,抵板设有若干个并分布在外筒的周向上;内锚杆穿设在安装孔内,且内锚杆的下端设有穿出外筒的钻头;钻头设有能够抵接于抵板的拉杆,拉杆设有若干个并与抵板一一对应设置;相应地,当内锚杆相对外筒滑动时,拉杆滑动并抵接抵板,以使抵板弯折。所述复合锚杆结构通过内锚杆移动至外筒外,增加所述用于软土地基处理的复合锚杆结构的总长度,延长了锚固的深度,同时抵板变形并抵紧软土,有助于提高锚固的效果。
Description
技术领域
本发明属于锚杆技术领域,具体涉及一种用于软土地基处理的复合锚杆结构。
背景技术
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
基于此,在软土地基上施工前需对施工场地进行加固处理。现有技术中,常用的加固零件是锚杆,通过插接多个锚杆形成加固层,从而提高地基的结构强度。但现有的锚杆结构简单,用于软土地基时加固效果相对较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于软土地基处理的复合锚杆结构,用以解决现有技术中存在的上述问题。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种用于软土地基处理的复合锚杆结构,包括外筒和内锚杆;
外筒的外周设有平行于外筒轴线且可弯折的抵板,外筒的内周设有适配于内锚杆的安装孔;相应地,抵板设有若干个并分布在外筒的周向上,外筒上设有若干个用于连通安装孔与外界的灌注孔;
内锚杆穿设在安装孔内,且内锚杆的下端设有穿出外筒的钻头;
钻头具有相对的大径端和小径端,其中,大径端邻近外筒,小径端远离外筒;大径端的端面分为适配于外筒的内圆区和位于外筒外的外环区,外环区上设有能够抵接于抵板的拉杆,拉杆设有若干个并与抵板一一对应设置;相应地,当内锚杆相对外筒滑动时,拉杆滑动并抵接抵板,以使抵板弯折。
在一种可能的设计中,抵板包括依次相连的上板部、弯折部和下板部,上板部的上端设有用于抵接拉杆的第一挡板,弯折部选用可弯折的材料制成,下板部的下端固定连接外筒;
相应地,拉杆上设有位于第一挡板上方的第二挡板,当内锚杆相对外筒滑动时,第二挡板能够下移并抵接第一挡板,上板部与下板部以弯折部为中心合拢,以使抵板向外弯折。
在一种可能的设计中,钻头包括钻头本体和连接环,钻头本体具有相对的上端和下端,钻头本体的下端构造为呈圆锥形的钻进端,钻头本体的上端构造为连接端,连接端的端面用于连接内锚杆,连接端的外周面设有内凹的环形槽,连接环通过环形槽连接钻头本体;
外筒的外周上设有沿同一拉杆设置的若干个导向座,拉杆穿设在导向座上,拉杆的一端固定连接于连接环。
在一种可能的设计中,抵板构造为弧形板,抵板与外筒之间形成保护槽,相应地,拉杆的部分穿设在保护槽内。
在一种可能的设计中,外筒的上端和内锚杆的上端构造为驱动端,驱动端上可拆卸设有传动模块,相应地,驱动端通过传动模块连接驱动设备。
在一种可能的设计中,传动模块包括外驱动环、中间环、内驱动筒和传动杆,外驱动环通过中间环连接内驱动筒,外驱动环和内驱动筒均能够相对中间环转动,传动杆通过螺纹转动设置在内驱动筒上;
外驱动环的顶面上设有内凹的插接孔,外驱动环通过插接孔连接于驱动设备,外驱动环的底面上设有外伸的卡接条,相应地,外筒的上端设有适配于卡接条的第一卡接槽;
内驱动筒的上部穿出中间环并能够连接于驱动设备;
传动杆的下端设有可伸缩的卡接杆,相应地,内锚杆的上端设有适配于传动杆的第二卡接槽和适配于卡接杆的第三卡接槽,且第二卡接槽与第三卡接槽相互连通。
在一种可能的设计中,传动杆的下端设有内凹的收纳孔和用于封堵收纳孔的盖板,盖板的顶面设有锥形驱动座,锥形驱动座的顶面通过复位弹簧连接收纳孔,锥形驱动座的外周设有倾斜的滑槽;
卡接杆的一端滑动设置在滑槽上,卡接杆的另一端穿过收纳孔并滑动设置在传动杆上,相应地,盖板上下升降,以使卡接杆穿出或收纳在传动杆上。
在一种可能的设计中,中间环包括上环和下环,上环和下环通过若干个螺栓相连;
上环的内周设有环形的第一凹槽,上环的外周设有环形的第二凹槽,下环的内周设有环形的第三凹槽,下环的外周设有环形的第四凹槽,当上环与下环相连时,第一凹槽与第三凹槽连通并组成用于连接内驱动筒的内环槽,第二凹槽与第四凹槽连通并组成用于连接外驱动环的外环槽。
有益效果:
所述用于软土地基处理的复合锚杆结构对结构进行了改进,一方面分为外筒和内锚杆两部分,内锚杆能够相对外筒滑动,所述用于软土地基处理的复合锚杆结构在放置、运输等未使用场景中,内锚杆收纳在外筒上,以缩小所述用于软土地基处理的复合锚杆结构的体积,提高存储、运输的方便性,所述用于软土地基处理的复合锚杆结构插入软土地基时,内锚杆移动至外筒外,增加所述用于软土地基处理的复合锚杆结构的总长度,延长了锚固的深度,有助于提高锚固的效果。另一方面,在外筒外增加了抵板,并通过内锚杆的钻进来使得抵板变形,通过抵板的变形来推动邻近的软土地基,从而提高加固效果。且通过内锚杆的钻进带动抵板变形,地基内也可以实现抵板的变形,还无需设置额外的驱动设备。
附图说明
图1为一种用于软土地基处理的复合锚杆结构的结构示意图。
图2为连接传动模块后,一种用于软土地基处理的复合锚杆结构的结构示意图。
图3为图1的局部放大结构示意图。
图4为钻头的结构示意图。
图5为抵板与拉杆的结构示意图。
图6为传动模块的结构示意图。
图7为传动杆下端的结构示意图。
图中:
1、外筒;101、安装孔;102、灌注孔;103、导向座;2、内锚杆;3、抵板;301、上板部;302、弯折部;303、下板部;304、第一挡板;4、钻头;401、钻头本体;402、连接环;501、拉杆;502、第二挡板;6、传动模块;610、外驱动环;620、中间环;630、内驱动筒;640、传动杆;601、插接孔;602、卡接条;603、卡接杆;604、收纳孔;605、盖板;606、锥形驱动座;607、复位弹簧;608、上环;609、下环。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍,显而易见地,下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是,对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。
实施例:
如图1-图7所示,一种用于软土地基处理的复合锚杆结构,包括外筒1和内锚杆2;
外筒1的外周设有平行于外筒1轴线且可弯折的抵板3,外筒1的内周设有适配于内锚杆2的安装孔101;相应地,抵板3设有若干个并分布在外筒1的周向上,外筒1上设有若干个用于连通安装孔101与外界的灌注孔102;
内锚杆2穿设在安装孔101内,且内锚杆2的下端设有穿出外筒1的钻头4;
钻头4具有相对的大径端和小径端,其中,大径端邻近外筒1,小径端远离外筒1;大径端的端面分为适配于外筒1的内圆区和位于外筒1外的外环区,外环区上设有能够抵接于抵板3的拉杆501,拉杆501设有若干个并与抵板3一一对应设置;相应地,当内锚杆2相对外筒1滑动时,拉杆501滑动并抵接抵板3,以使抵板3弯折。
所述用于软土地基处理的复合锚杆结构对结构进行了改进,一方面分为外筒1和内锚杆2两部分,内锚杆2能够相对外筒1滑动,所述用于软土地基处理的复合锚杆结构在放置、运输等未使用场景中,内锚杆2收纳在外筒1上,以缩小所述用于软土地基处理的复合锚杆结构的体积,提高存储、运输的方便性,所述用于软土地基处理的复合锚杆结构插入软土地基时,内锚杆2移动至外筒1外,增加所述用于软土地基处理的复合锚杆结构的总长度,延长了锚固的深度,有助于提高锚固的效果。另一方面,在外筒1外增加了抵板3,并通过内锚杆2的钻进来使得抵板3变形,通过抵板3的变形来推动邻近的软土地基,从而提高加固效果。且通过内锚杆2的钻进带动抵板3变形,地基内也可以实现抵板3的变形,还无需设置额外的驱动设备。
此外,当所述用于软土地基处理的复合锚杆结构插入软土地基后,内锚杆2继续钻进以使安装孔101的部分空出,此时,灌注孔102通过安装孔101连通外界。那么,作业人员可以将灌注设备连接在外筒1上,从而将加固材料灌入外筒1,加固材料经安装孔101、灌注孔102进入软土地基中,待加固材料凝固后,使得地基强度更好,保证地基的稳定性。加固材料凝固后也将填充安装孔101,以使外筒1构造为实心结构,有效提高了外筒1的结构强度。
内锚杆2的端部设置钻头4,有助于增加所述用于软土地基处理的复合锚杆结构的钻进速度,施工更便捷,施工效率更高。
容易理解的,加固材料包括但不限于混凝土。
工作时,作业人员事先进行相关的设计和计算,确定所需的所述用于软土地基处理的复合锚杆结构的个数以及插接位置。逐个施工并将所述用于软土地基处理的复合锚杆结构插入软土地基中,具体来说,所述用于软土地基处理的复合锚杆结构的施工可以分为两个阶段:其一为外筒1的钻进,此时内锚杆2收纳在外筒1上。其二为内锚杆2的钻进,此时,外筒1插接在软土地基内并保持固定,内锚杆2相对外筒1滑动并钻入软土地基中;同时,由于钻头4与拉杆501相连,拉杆501随内锚杆2钻进,进而带动抵板3变形,一方面提高了钻进的深度,另一方面使得抵板3变形。
同时,抵板3设有多个,则抵板3变形时,多个抵板3以所述用于软土地基处理的复合锚杆结构为中心向外展开,从而加固所述用于软土地基处理的复合锚杆结构周围的软土地基。一般情况下,多个抵板3均布在外筒1的周向上,以实现均匀加固,多个抵板3也可以不均匀分布,以满足对应的加固需求,适配不同的地基情况。
所述用于软土地基处理的复合锚杆结构施工时,优选通过机械设备进行施工,也可以通过人力进行施工。
在本实施例中,抵板3包括依次相连的上板部301、弯折部302和下板部303,上板部301的上端设有用于抵接拉杆501的第一挡板304,弯折部302选用可弯折的材料制成,下板部303的下端固定连接外筒1;
相应地,拉杆501上设有位于第一挡板304上方的第二挡板502,当内锚杆2相对外筒1滑动时,第二挡板502能够下移并抵接第一挡板304,上板部301与下板部303以弯折部302为中心合拢,以使抵板3向外弯折。
基于上述设计方案,当无需抵板3变形时,抵板3呈板状,以减小空间占用,提高存储性能和运输方便性。当抵板3变形时,拉杆501随内锚杆2钻进,以使第二挡板502抵接第一挡板304,从而使得拉杆501带动上板部301运动;由于下板部303的下端固定,上板部301和下板部303将以弯折部302为中心相互靠拢并弯折,抵板3外凸并抵紧软土地基。
进一步,如图2所示,抵板3位于外筒1的下部,第二挡板502位于拉杆501的上部,当内锚杆2收纳在外筒1内时,第二挡板502位于第一挡板304上方,且二者间距位于锚杆长度的二分之一至三分之二。即抵板3的变形量有限,当抵板3达到最大变形量后,抵板3将阻碍内锚杆2的钻进,故通过增大第一挡板304与第二挡板502之间的间距来保证内锚杆2的外伸距离。
在本实施例中,钻头4包括钻头本体401和连接环402,钻头本体401具有相对的上端和下端,钻头本体401的下端构造为呈圆锥形的钻进端,钻头本体401的上端构造为连接端,连接端的端面用于连接内锚杆2,连接端的外周面设有内凹的环形槽,连接环402通过环形槽连接钻头本体401;
外筒1的外周上设有沿同一拉杆501设置的若干个导向座103,拉杆501穿设在导向座103上,拉杆501的一端固定连接于连接环402。
基于上述设计方案,拉杆501的运动为沿外筒1轴线方向的直线运动,而内锚杆2的钻进一般为转动,故将钻头4分为钻头本体401和连接环402,钻头本体401连接内锚杆2并用于转动钻进,连接环402能够相对钻头本体401转动,在钻头本体401转动钻进过程中保持相对静止,从而带动拉杆501移动,提供驱动力但不影响钻头本体401和拉杆501各自的运动。
在一种可能的实现方式中,抵板3构造为弧形板,抵板3与外筒1之间形成保护槽,相应地,拉杆501的部分穿设在保护槽内。基于上述设计方案,外筒1插入软土地基时,外筒1的下端受到阻力,拉杆501的外径较小,受力能力较差,故通过抵板3保护拉杆501,避免拉杆501变形,保证拉杆501移动的流畅性。
在本实施例中,外筒1的上端和内锚杆2的上端构造为驱动端,驱动端上可拆卸设有传动模块6,相应地,驱动端通过传动模块6连接驱动设备。基于上述设计方案,驱动设备可以选用任意合适的市售设备,通过传动模块6实现所述用于软土地基处理的复合锚杆结构与驱动设备的连接,从而实现机械施工,有助于提高施工的效率。
在一种可能的实现方式中,传动模块6包括外驱动环610、中间环620、内驱动筒630和传动杆640,外驱动环610通过中间环620连接内驱动筒630,外驱动环610和内驱动筒630均能够相对中间环620转动,传动杆640通过螺纹转动设置在内驱动筒630上;
外驱动环610的顶面上设有内凹的插接孔601,外驱动环610通过插接孔601连接于驱动设备,外驱动环610的底面上设有外伸的卡接条602,相应地,外筒1的上端设有适配于卡接条602的第一卡接槽;
内驱动筒630的上部穿出中间环620并能够连接于驱动设备;
传动杆640的下端设有可伸缩的卡接杆603,相应地,内锚杆2的上端设有适配于传动杆640的第二卡接槽和适配于卡接杆603的第三卡接槽,且第二卡接槽与第三卡接槽相互连通。
基于上述设计方案,外驱动环610通过卡接条602连接外筒1,即卡接条602插接至第一卡接槽内,驱动设备的输出端插入插接孔601并实现与外驱动环610的连接,当外筒1钻进时,驱动设备的驱动力经外驱动环610传递至外筒1,从而使得所述用于软土地基处理的复合锚杆结构插接至软土地基内。
同时,利用中间环620隔开外驱动环610和内驱动筒630,以避免外驱动环610的转动影响内驱动筒630,反之,内驱动筒630的转动也不会影响外驱动环610,保证外筒1钻进和内锚杆2钻进各自的独立性。
当外筒1钻进至合适深度后,驱动设备的输出端连接内驱动筒630的上部,从而驱动内驱动筒630转动,内驱动筒630通过螺纹连接传动杆640,传动杆640通过卡接杆603连接内锚杆2,进而将驱动力传递至内锚杆2,实现内锚杆2的钻进。
此外,卡接杆603具有伸缩功能,具体来说,当传动杆640连接内锚杆2时,传动杆640的下端插接至第二卡接槽中,卡接杆603外伸并插接至第三卡接槽中;反之,当传动杆640脱离内锚杆2时,卡接杆603内收并脱离第三卡接槽,传动杆640上提即可脱离第二卡接槽。
容易理解的,内驱动筒630通过任意合适的现有传动结构连接于驱动设备。
在一种可能的实现方式中,传动杆640的下端设有内凹的收纳孔604和用于封堵收纳孔604的盖板605,盖板605的顶面设有锥形驱动座606,锥形驱动座606的顶面通过复位弹簧607连接收纳孔604,锥形驱动座606的外周设有倾斜的滑槽;
卡接杆603的一端滑动设置在滑槽上,卡接杆603的另一端穿过收纳孔604并滑动设置在传动杆640上,相应地,盖板605上下升降,以使卡接杆603穿出或收纳在传动杆640上。
基于上述设计方案,卡接杆603收纳在传动杆640上,以避免阻挡传动杆640的下端插接至第二卡接槽中。当传动杆640下移并插接至第二卡接槽内,盖板605抵接于第二卡接槽的底部,继续下移传动杆640,则盖板605相对上移,锥形驱动座606上移并压缩复位弹簧607;卡接杆603相对锥形驱动座606的接触点变化,从而驱动卡接杆603向外延伸,以使卡接杆603穿出传动杆640并插接至第三卡接槽内,实现传动杆640与内锚杆2的连接。当传动杆640脱离内锚杆2时,上提传动杆640,复位弹簧607恢复原形并使得盖板605保持相对固定,则盖板605与传动杆640的间距增大,则盖板605和锥形驱动座606均相对下移;卡接杆603相对锥形驱动座606的接触点变化,从而驱动卡接杆603向内收缩,以使卡接杆603收纳在传动杆640上,则卡接杆603脱离第三卡接槽,实现传动杆640与内锚杆2的分离。
对于锥形驱动座606与卡接杆603,如图6和图7所示,锥形驱动座606与卡接杆603的连接处为锥形驱动座606的斜边,当锥形驱动座606升降时,锥形驱动座606上任一横截面与卡接杆603处于同一平面上,该横截面的长度变化,从而使得卡接杆603运动。同时,卡接杆603穿设在传动杆640上,相应地,传动杆640上设有适配于卡接杆603的滑动槽,利用滑动槽的限位导引卡接杆603的运动方向,使得卡接杆603只能沿滑动槽往复滑动,基于此,通过锥形驱动座606与滑动槽相互配合,实现卡接杆603的伸缩功能。
在一种可能的实现方式中,中间环620包括上环608和下环609,上环608和下环609通过若干个螺栓相连;
上环608的内周设有环形的第一凹槽,上环608的外周设有环形的第二凹槽,下环609的内周设有环形的第三凹槽,下环609的外周设有环形的第四凹槽,当上环608与下环609相连时,第一凹槽与第三凹槽连通并组成用于连接内驱动筒630的内环槽,第二凹槽与第四凹槽连通并组成用于连接外驱动环610的外环槽。
基于上述设计方案,中间环620包括上环608和下环609,从而具有可拆卸性,即当传动模块6用于传递驱动力时,上环608和下环609相连并组成中间环620,并通过中间环620连接外驱动环610和内驱动筒630。反之,当传动模块6进行检修等作业时,可以拆分上环608和下环609,以实现对传动模块6的彻底检查,也方便后续对损坏部件进行替换。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于软土地基处理的复合锚杆结构,其特征在于,包括外筒(1)和内锚杆(2);
外筒(1)的外周设有平行于外筒(1)轴线且可弯折的抵板(3),外筒(1)的内周设有适配于内锚杆(2)的安装孔(101);相应地,抵板(3)设有若干个并分布在外筒(1)的周向上,外筒(1)上设有若干个用于连通安装孔(101)与外界的灌注孔(102);
内锚杆(2)穿设在安装孔(101)内,且内锚杆(2)的下端设有穿出外筒(1)的钻头(4);
钻头(4)具有相对的大径端和小径端,其中,大径端邻近外筒(1),小径端远离外筒(1);大径端的端面分为适配于外筒(1)的内圆区和位于外筒(1)外的外环区,外环区上设有能够抵接于抵板(3)的拉杆(501),拉杆(501)设有若干个并与抵板(3)一一对应设置;相应地,当内锚杆(2)相对外筒(1)滑动时,拉杆(501)滑动并抵接抵板(3),以使抵板(3)弯折;
抵板(3)包括依次相连的上板部(301)、弯折部(302)和下板部(303),上板部(301)的上端设有用于抵接拉杆(501)的第一挡板(304),弯折部(302)选用可弯折的材料制成,下板部(303)的下端固定连接外筒(1);
相应地,拉杆(501)上设有位于第一挡板(304)上方的第二挡板(502),当内锚杆(2)相对外筒(1)滑动时,第二挡板(502)能够下移并抵接第一挡板(304),上板部(301)与下板部(303)以弯折部(302)为中心合拢,以使抵板(3)向外弯折;
内锚杆(2)能够相对外筒(1)滑动,内锚杆(2)移动至外筒(1)外,增加所述用于软土地基处理的复合锚杆结构的总长度;
外筒(1)的上端和内锚杆(2)的上端构造为驱动端,驱动端上可拆卸设有传动模块(6),相应地,驱动端通过传动模块(6)连接驱动设备;
传动模块(6)包括外驱动环(610)、中间环(620)、内驱动筒(630)和传动杆(640),外驱动环(610)通过中间环(620)连接内驱动筒(630),外驱动环(610)和内驱动筒(630)均能够相对中间环(620)转动,传动杆(640)通过螺纹转动设置在内驱动筒(630)上;
外驱动环(610)的顶面上设有内凹的插接孔(601),外驱动环(610)通过插接孔(601)连接于驱动设备,外驱动环(610)的底面上设有外伸的卡接条(602),相应地,外筒(1)的上端设有适配于卡接条(602)的第一卡接槽;
内驱动筒(630)的上部穿出中间环(620)并能够连接于驱动设备;
传动杆(640)的下端设有可伸缩的卡接杆(603),相应地,内锚杆(2)的上端设有适配于传动杆(640)的第二卡接槽和适配于卡接杆(603)的第三卡接槽,且第二卡接槽与第三卡接槽相互连通;
中间环(620)包括上环(608)和下环(609),上环(608)和下环(609)通过若干个螺栓相连;
上环(608)的内周设有环形的第一凹槽,上环(608)的外周设有环形的第二凹槽,下环(609)的内周设有环形的第三凹槽,下环(609)的外周设有环形的第四凹槽,当上环(608)与下环(609)相连时,第一凹槽与第三凹槽连通并组成用于连接内驱动筒(630)的内环槽,第二凹槽与第四凹槽连通并组成用于连接外驱动环(610)的外环槽。
2.根据权利要求1所述的用于软土地基处理的复合锚杆结构,其特征在于,钻头(4)包括钻头本体(401)和连接环(402),钻头本体(401)具有相对的上端和下端,钻头本体(401)的下端构造为呈圆锥形的钻进端,钻头本体(401)的上端构造为连接端,连接端的端面用于连接内锚杆(2),连接端的外周面设有内凹的环形槽,连接环(402)通过环形槽连接钻头本体(401);
外筒(1)的外周上设有沿同一拉杆(501)设置的若干个导向座(103),拉杆(501)穿设在导向座(103)上,拉杆(501)的一端固定连接于连接环(402)。
3.根据权利要求1所述的用于软土地基处理的复合锚杆结构,其特征在于,抵板(3)构造为弧形板,抵板(3)与外筒(1)之间形成保护槽,相应地,拉杆(501)的部分穿设在保护槽内。
4.根据权利要求1所述的用于软土地基处理的复合锚杆结构,其特征在于,传动杆(640)的下端设有内凹的收纳孔(604)和用于封堵收纳孔(604)的盖板(605),盖板(605)的顶面设有锥形驱动座(606),锥形驱动座(606)的顶面通过复位弹簧(607)连接收纳孔(604),锥形驱动座(606)的外周设有倾斜的滑槽;
卡接杆(603)的一端滑动设置在滑槽上,卡接杆(603)的另一端穿过收纳孔(604)并滑动设置在传动杆(640)上,相应地,盖板(605)上下升降,以使卡接杆(603)穿出或收纳在传动杆(640)上。
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