22 三相鼠笼式感应电动机定子工艺分析及工装设计Word文档下载推荐.docx
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B级
7.效率:
η=0.915
8.功率因数:
0.86
9.过载能力:
2.2
10.起动力矩:
2.0
11.起动电流:
7
目 录
一.电机结构工艺性分析
二.机座,机械加工方案分析,改进和质量检查方法
三.端盖,机械加工方案分析,改进和质量检查方法
四.定子绕组嵌线工艺分析及质量检查方法
五.定子铁心制造工艺方案及质量检查方法
六.定子绕组绝缘原理工艺
编制工艺守则
七.工艺装配设计
八.图纸
九.结束语
一十.主要参考文献
一.电机结构工艺性分析
Y180-4为长机座封闭式笼行三相异步电动机,安装方式为卧式.机座上带底脚.端盖无凸缘.轴心到底脚平面的高度H为180mm,两端的轴承室都采用通孔式.因此都须配上外轴承盖.以防止润滑脂外流.轴承盖和转轴采用间隙配合.使转轴转动方便,减少摩擦阻力,为了降低噪声和振动,非传动端的轴承选用单到向心球轴承311Z,传动端采用向心短圆柱轴承2311Z.
Y180L-4电机利用周围空气来循环冷却,即为冷式,在该电机座外面安装散热片.电机非轴伸端安装风扇,这样电动机在运行时内部损耗产生的热量全部传递到电机表面,经过风扇驱动周围空气,连续吹拂电机表面,带走热量.从而达到冷却的目的.电机采用吊环,因为是属于小型电机,故吊环的尺寸足以保证起吊安全.轴伸端通过键连接达到传动力矩的目的.端盖固定的十个螺母采用M10X40用一个普通圆形垫圈和一个弹簧垫圈.
在电机零部件进行机械加工时,要平格控制下列尺寸.
(1)中心高H。
(2)轴伸直径D和长度E,键槽宽度F和轴槽深G。
(3)底脚孔的横向中心距离A及其对中心线的距离A/2。
(4)底脚孔的轴向中心距离B以及轴伸肩至第一个底脚孔距离C。
(5)底脚孔直径K。
(6)定子内径
(7)端盖和机座止口的配合尺寸。
(8)轴承与轴承档和轴承室的配合尺寸。
(9)外风扇和外滑环与轴伸的配合尺寸。
其中A,B,C,D,H为保证电机互换性使用的主要安装尺寸。
同时要注意以下几个特点:
a.空气隙对电机性能的影响很大,制订电机零部件的加工方案时,应充分注意零部件的同轴度和配合面的可靠性,才能保证空气隙的大小和均匀。
b.与普通机器零件相比较,电机机座和端盖的结构刚性较差,装夹和加工时容易产生变形或振动,影响加工精度和光洁度。
c.对于定子等带绝缘材料的零部件,不能采用机油,肥皂液等冷却剂,不能使金属末屑落入绝缘部分,以免绝缘性能恶化,更应防止切屑扎入绝缘材料,造成绝缘事故。
机座的结构工艺性
(1).铸造机座要适应铸件设计的工艺要求:
1.机座的结构形状要简单,以便制模,造型和清理。
2.机座壁厚应适当。
铸件壁不能太薄,否则会引起冷隔和浇不足等缺陷。
不宜过厚,否则会引起晶粒粗大,容易产生缩孔,缩松等缺陷。
3.机座的厚度要力求均匀。
否则,会引起较大的铸造内应力,使铸件产生变形或裂纹,同时还会因金属局部积聚,产生缩孔,缩松等缺陷。
4.机座壁的连接应逐渐过度。
5.要合理运用加强筋。
6.筋条和底脚等与机座壁的连接处应有适当的圆角半径。
7.与铸造分型面垂直的壁和筋都应有适当的起模斜度,以便起模和取出芯子。
(2)焊接机座要适应焊接件设计的工艺要求
1.毛坯的形状要简单,尽量利用热扎钢板和型材。
2.由钢板割出的坯件轮廓要简单。
3.焊缝应尽量分散。
焊缝交叉或过分集中会造成接头严重过热,增强焊接应力和变形。
4.焊缝应尽量对称分布。
焊缝对称布置,可使由焊接引起的弯曲变形相互抵消。
5.焊缝位置必须具有足够的操作空间,以满足焊接时运条的需要。
6.由于焊条的材料成分与钢材不同,为了减少焊缝对导磁性能的影响,导磁机座的焊缝布置在磁极的中心线上。
7.焊缝数量应尽量减少。
以便节省焊接工时。
(3).要加工方便
1.加工精度和表面粗糙度的选择要合理。
过高的加工精度和过底的表面粗糙度都急剧的增加加工成本。
2.加工部位尽量减少,起刀长度应减到最少。
3.为了简化钻孔和攻螺纹,孔的直径和螺栓孔的规格应尽量减少,在结构许可的条件下尽量采用通孔。
4.用组合机床或自动化机床加工的小型机座,其内径的数目应尽量减少,并采用内止口,以减轻调整机床刀具的工作量。
(4).要便与装配,检修和安装。
1.机座与端盖止口的接触端面应接触良好。
为此,在不接触的部位应留有一定的间隙(2—5mm),并且机座止口必须倒角。
2.底脚孔周围应有足够的空间,以便操作扳手。
3.直流电机两半机座的摒和应处于主磁极与相邻换向极之间。
这样,拆卸上半部时,不必取下并合处的磁极,便于检修和装配。
端盖的结构工艺性
1.端盖的结构应便于锻造。
端盖内外壁的形状应力求简单,尽可能具有直线和圆形的轮廓。
2.端盖的结构应便于加工。
3.端盖的结构应便于装配和拆卸。
配合种类要选择合理。
小型电机机座与端盖的止口配合采用H8/js7。
与滚动轴承外径配合的轴承室内径采用J7。
端盖的止口应倒角。
定子冲片的结构工艺性
冲片的设计在满足使用性能的前提下,应具有良好的结构工艺性,以便减少材料消耗,便于冲模制造。
延长模具使用寿命,提高生产率,降低制造成本。
欲提高冲片的结构工艺性,应从形状,尺寸和精度等方面考虑。
1.圆形冲片的外径和内径必须符合标准化和通用化的要求。
这样,既可提高硅钢片的利用率,又可利用现有的冲模,减少冲模规格和制造费用。
2.槽形应便于冲模制造。
尽可能的采用工厂标准直径,提高冲模的通用性,这样减少冲模的制造数量。
3.冲片槽口高度将影响凹模模刃的机械强度。
槽口高度太小,凹模容易损坏。
同样的,冲片的槽口宽度将影响吐模模刃的机械强度,其槽口宽度亦应不小于相应的规定值。
4.标记槽是冲片正反面和周围位置的标记。
定子冲片上的标记槽中心线不应与相邻两鸽尾槽的对称线重合。
5.为便于冲模加工,轴向通风孔应采用圆形。
通风孔的数目应等于磁极的倍数,并沿圆周均匀分布,以免引起磁路上的不对称和机械上的不平衡。
6.扇形冲片的最大弦长或其整倍数应略小于硅钢片的宽度。
以便利于合理套裁。
7.磁极冲片的极尖应有足够的圆角半径。
8.冲片的尺寸精度最大高为IT8,更高的精度等级将使冲模制造困难。
二.机座的加工的方案
Y180L-4为封闭式电机,选择采用有底脚的整体型铸铁机座。
采用内止口与端盖配合。
为了便于装配和维修,止口处必须留有间隙δ1,同时也不允许两个端面都接触。
必须留间隙δ2
机座一般有两种加工方案
1.以止口定位的加工方案
2.以底脚平面定位的加工方案
第一种方案:
以加工过的一端止口为基准定位,轴向夹紧,加工另一端止口和内圆,并以只口和内圆定位,加工底脚平面。
特点是两端止口和内圆的同轴度取决于止口与止口模的配合精度。
这个方案能保持电机中心高的尺寸精度,但需要调头精车止口。
夹具简单,工艺较易掌握。
第二种方案:
以加工过的低脚平面为基准定位,一次夹装,加工两端止口,端面和内圆。
其特点为两端止口和内圆是在一次装夹下加工,可减少装夹误差。
止口与内圆的同轴度主要取决与机床的精度。
对底脚平面要求平直,且在装夹时夹紧力应均匀,否则会引起不对称变形。
第一种加工方案的主要工序采用通用的卧式车床或立式车床加工,设备通用性大,装夹方便,加工效率高;
工艺方法容易掌握;
机座圆周壁厚均匀;
中心高尺寸容易保证,所以采用第一种方案.
机座止口与内圆的加工:
因为中心高在132~315mm之间,单件和小批量生产时,在立式车床上加工,中批量生产时,也采用专用镗床加工。
在立式车床上加工第一端止口时,首先用卡抓撑紧机座另一端内圆,再精车止口,车第二端止口实施,用止口模定向,轴向夹紧,粗车和精车止口和内圆,在这种情况下,止口模是由铸铁制成的,先将止口模装在车床工作台上,粗车和精车止口模的止口,使它与机座止口的配合达到H7/js6,在将机座的第一端止口套到止口模前,必须将接触面上的灰屑清除干净,使机座止口与止口模能紧密接触。
因为止口的止口是在使用时车床上精车出来的,止口模止口与车床工作台的中心线是完全一致的。
因此,用这种止口模定向加工底二端止口和内圆时,可保证两端止口和内圆的同轴度。
使用一个时期以后,止口模的止口会受到磨损,应及时重新粗车和精车止口模,以保证止口的精度要求,夹紧时,在机座四周轴向均匀施力使机座固定在止口模上,粗车后,适当减少夹紧力,再进行精车。
机座底脚平面的加工:
机座底脚平面常以止口定位,两侧底脚的对称性也以止口模确定。
本型号电机适合用龙门刨床加工,为提高生产率,通常在工作台上同时夹装数台机座进行加工。
机座的钻孔和攻丝:
中大型机座的钻孔和攻螺纹是在摇臂钻床上进行,成批生产中,机座的端面孔和底脚孔常用钻模定位孔,以便省去划线工时。
生产批量较大时,小型机座的端面孔是在多轴钻床进行钻孔和攻螺纹的。
底脚孔轴线间的距离也是电机的主要安装尺寸,必须严格控制。
钻孔时,以止口和底脚平面定位,轴向夹紧。
以便于操作,中小型机座所用的底脚孔钻模结构是不同的。
小型机座的底脚孔钻模是整体式结构。
生产批量教大时,小型机座的底脚孔是在半自动底脚孔钻床上进行钻孔的。
在这种机床上固定着多用的止口模和钻模,可适应多种规格机座底脚孔的加工。
机座加工的技术要求:
1.尺寸精度应符合图样规定
2.形状精度应符合图样规定
3.位置精度应符合图样规定
4.表面粗糙度应符合图样规定
5.其他要求也应满足
机座的质量检查方法
1.用机座长度卡规检测长度尺寸。
2.用游标卡尺测量底脚孔的孔径和孔距。
3.用止口量棒或内径千分尺检测止口内径尺寸精度
4.用内径量棒或内径千分尺检测铁心档内圆的尺寸精度。
5.用平台。
标准量块,百分表测量底脚平面中心高尺寸精度或用平台及千分尺测量。
6.用光洁度样块对比检测光洁度。
三.端盖的机械加工方案
Y180L—4的端盖采用通孔式的铸铁端盖,端盖上具有装放轴承的内孔以及与机座相配合的止口。
这种端盖起着支承转动部分,确定转子与定子的相对位置,保护电机内部以及导风的作用。
端盖是一种易变形的薄壁零件,特点是壁薄容易变形,加工时装夹比较困难。
过大的夹紧力或过大的切削用量都可能使端盖的尺寸超差和变形。
减少夹紧力又将导致切削用量降低,从而降低生产率,因此,为保证加工质量和提高生产率,常将车削分为粗车和精车两道工序,采用不同的压紧力,在精度不同的车床上加工。
轴承端盖是定子与转子之间的连接件,依靠止口和轴承室的配合精度保证电机气隙的准确性,并且要求装卸磨损对精度的影响小,因此止口和轴承室应具有较底的表面粗糙度。
端盖的加工过程
序号
工序内容
设备
工艺装备
定位基准
1
车工艺搭子外圆
卧式车床
毛坯止口外圆
2
粗车止口,端面,轴承室,
轴孔,沟槽
3
轴孔
止口外圆
钻端盖固定孔,内轴承盖固定孔
电机端盖 七孔钻床
钻模
止 口
5
钻螺钉孔预孔,攻螺纹
立式钻床
端盖的加工方法
1.车削分为粗车和精车两道工序,分别在精度不同的立式车床上进行
2.钻孔在摇臂钻床上钻孔。
为了提高生产率和保证各孔的相对位置。
钻孔时通常使用钻模。
端盖止口与钻模止口采用间隙配合H8/f8。
钻完第一个孔后应及时插入销钉,使钻模与端盖不发生相对移动,然后再钻其他孔。
3.攻螺纹在端盖的凸耳上有固定风罩的螺钉孔。
用钻床攻螺纹。
攻螺纹时应防止折断丝锥.
端盖加工的技术要求
1.止口的尺寸精度,圆度和表面粗糙度应符合图样规定。
2.轴承室的尺寸精度,圆柱度和表面粗糙度应符合图样规定。
3.端盖的深度(即止口端面至轴承室端面的距离)应符合图样规定。
4.止口圆与轴承室内孔的同轴度,止口端面对轴心线的跳动量应符合图样规定。
5.端盖的固定孔和轴承盖固定孔的位置应符合图样规定。
端盖的质量检查方法
1.用外径卡规测量止口直径尺寸精度。
2.用卡规测量轴承室宽度尺寸精度。
3.用量棒或塞规测量轴承室直径尺寸精度。
4.用深度量规(或0.05专用深度尺架)测量止口平面至轴承室内平面距离尺寸精度。
四.定子绕组嵌线工艺分析
Y180L-4电机定,转子槽配合为Z1/Z2=48/44。
嵌线之前,用压缩空气将铁心吹干净,槽内不应有可观察到的毛刺及焊渣。
放入槽绝缘,其伸出铁心的两端长度相等。
检查定子线圈是否有裂纹,掉漆现象,并按规定的尺寸和节距整理线圈的外型。
嵌完线后,应检查相间绝缘是否垫好。
放入端部开型工具,用木锤轻敲整形,使它到达到图纸的要求。
修剪相间绝缘时,应使边缘高出线圈3~5mm。
嵌好的线圈,其节距应符合图纸,线圈连接线应正确。
绕组端部导线应排列整齐无严重交叉现象。
端部绝缘形状应符合规定。
槽锲在槽中应松紧合适,槽锲不得高出铁心内圆,并且伸出铁心两端长度相等。
绕组端部得扎应符合规定要求。
槽底绝缘不应有破裂现象,导线绝缘不得损坏。
槽口绝缘如有损坏,必须用与槽绝缘材料相同得材料填好,但破裂总数不得超过3处,且不准破裂道铁心。
嵌线时不得用铁制工具直接碰撞导线端部整形时不得过份用力,以免绝缘,对方及搬运过程中不得损伤线圈绝缘。
双层软绕组嵌装得工艺过程:
1.嵌第一节距线圈得下层边
以铁心扣件槽或机座出现孔为准,确定第一槽位置,逐槽嵌下层线圈,将上层线圈边用纸板垫好。
2.嵌一般线圈
嵌好下层线圈边后,垫好层间绝缘,将上层线圈边嵌入节距相应得槽中,折覆槽绝缘,并打入槽锲。
3.嵌最后一节距线圈
将第一节距相劝得上层边吊起,嵌入最后节距线圈得下层边,折覆槽绝缘,打入槽锲。
4.端部整形
将端伸斜度压到一定尺寸,敲齐端部并剪去突出绝缘。
5.检查实验
检查端伸尺寸,槽锲松紧及绝缘有无破损,并对相间以及对地做耐压实验。
6.相间接线
将相同相线圈组,按规定连接,并引出电缆线,焊牢,包好绝缘,并将连接线捆紧扎牢。
7.检查试验
检查接线以及焊接质量是否良好,测量电阻,做耐压以及三相电流平衡试验。
8.绝缘处理
浸漆以及喷磁漆
线圈绕制和检查
1.在绕制线圈时必须使导线排列整齐,避免交叉混乱.
2.线圈的杂数必须符合设计要求.
3.导线直径必须符合设计要求.
4.绕线时,必须保护导线的绝缘.不允许有点破损,否则将造成线圈匝间短路.
5.完成绕组工序以后,每相绕组都要进行直流电阻的测定和匝数的检查.
定子绕组质量的检查方法
(1).外观检查
1.绕组的节距,连接方式,线圈匝数,引出线与出线孔的相对位置必须正确.
2.绝缘可靠.绝缘材料及结构应符合规定.在嵌装过程中应防止绝缘损伤,尤其应防止槽口,通风沟边缘,端部鼻端及角度等处绝缘的损伤.嵌入槽内的导线应无严重交叉.
3.绕组两端应对称,端部的长度和内径必须符合规定,线圈端部应排列整齐.
4.槽内导体及端伸部分均需紧固,槽契应排列整齐.
5.线圈接头等的焊接质量要可靠.
6.严防铁屑,铜末或焊渣等混入绕组.
7.绕组的外观检查.端伸长度应一致,端伸高度须符合图纸要求,
绕组对机座,转轴,挡风板等零件须保持一定的绝缘距离.
对冷却风路应无堵塞现象.槽契应无松动或无高出槽口的部分.
8.浸漆后,漆模光滑平整,没有皱纹,泡状和隆起的漆块,以手指按漆模有弹性.但没有细小裂纹,更没有未干的绝缘漆从漆模破裂处涌出,端部喷覆盖漆时,应覆盖完整.色泽一致.
(2)匝间绝缘试验
高压线圈采用感应冲击法.对电机绕组或多匝线圈必须施加冲击电压,并用波形比较法来判断故障.这种方法的基本原理是将电容器预充电的能量瞬间通过球隙击穿放电.并同时施加两个或两只线圈的波形差异,以判断电机间绝缘是否存在故障.这种方法简单,准确率高,且可大大提高检测效率.同时,其适应性广,不但可检测交流电机定子绕组各种励磁绕组和直流电机电枢等的匝间故障,还可检测高压成型在绕制,张形,整形,模液压等各个阶段出现的匝间绝缘故障.
(3)工频交流耐压试验.
工频交流耐压试验是在试品是施加频率为50HZ,数值为绝缘规范或国家标准规定的正弦波交流电压,以考核绝缘的介电强度.将一相绕组的两端接高压,其余两相绕组的两端均接机客并接地,一相试验完成后,按同样的方法逐向进行试验,加于试品的耐压试验电压,在不同制造阶段是不同的,试验过程中应从不超过试验电压的1/3-1/2开始.在10-15S内逐渐升到全值.维持1min,无击穿现象,即认为合格.试验后,应按和加压相同的速度降低电压到初始电压时再切断电源,此后,再用接地棒使试品充分放电,再拆线.以保证人身安全.本项试验对绝缘寿命有影响,不宜重复进行.
(1)高压线圈电晕起始电压和介质损耗角正切值的测定.
a.电晕起始电压的测量.一般采用目测判断电晕起始电压.测定方法如下:
线圈直线部分包以与铁心等长的铝箔并接地,线圈出线头接高压,逐渐升高试验电压,直到未包铝箔的绝缘表面出现浅兰色的电晕微光为止,此电压即为电晕起始电压.
b.介质损耗角正切值的测定.高压线圈的正切值用高压电桥测量,在频率50HZ,电压为0.5Un,1.0Un,1.5Un下各测一次.被试线圈的出头作为电极一端.直线部分外包的铝箔做另一端.所包铝箔应与绝缘紧密结合,以免正切值人为增大.铝箔外应紧包未受潮和污染的玻璃丝带,线圈与电桥连接不应出现电晕.
(2)绕组绝缘电阻的测量
测量绕组绝缘电阻的目的是判断绕组绝缘的受潮情况.绝缘电阻值常用兆欧表测量.额定电压为500~3000V的电机,用1000V的兆欧表测量;
额定电压3000V以上的电机,宜用2500V兆欧表测量.
未受潮且绝缘良好的电机绕组,其冷热态绝缘电阻应满足以下不等式:
式中Un――绕组的额定电压(V)
Pn――惦记的额定容量(kw)
由于测试设备简单,测试方法简便,又系非破坏性实验,因此,绝缘电阻的测量已成为判断绝缘质量的常用方法.
分析和改进定子铁心制造工艺方案及质量检查方法
定子绕组绝缘原理工艺
绕组绝缘中的微孔和薄层间隙,容易吸潮,导致绝缘电阻的下降,也易受氧和腐蚀性气体的作用,导致绝缘氧化和腐蚀,绝缘中空气容易电离引起绝缘击穿.绝缘处理的目的,就是将绝缘中所含潮气驱除,而用漆或胶填满绝缘中所有空隙和覆盖表面,已提高绕组以下性能:
(1).绕组的电气性能.
(2).绕组的耐潮性能.
(3)绕组的导热和耐热性能.
(4).绕组的力学性能.
(5)绕组的化学稳定性.
绝缘处理的类型
绝缘处理可分为浸漆处理,浇注处理和特殊处理等.
浸漆处理是最常用的绝缘处理方式.主要有沉浸和滴浸两种.其中沉浸法有可分为常压沉浸,真空浸漆和真空压力浸漆.常压沉浸法设备简单,操作容易,但浸烘周期长,一般用于普通中小型电机.真空浸漆和真空压力浸漆可很好地除去绕组内部的潮气和空气,浸漆质量高.可大大改善绕组的绝缘性能,但设备复杂.滴浸法浸烘周期短,生产效率高,浸漆质量好.易实现机械化和自动化生产,但对体积较大的电机绕组难以浸透.
采用真空压力浸漆.
优点:
a.简化线圈的制造工艺,摒弃单个线圈绝缘热压固化的传统工艺.采用少胶云母带连续包饶线圈,嵌入铁心后,再整体浸渍.可便线圈制造简单,嵌线容易,生产效率高.且不会损伤线圈绝缘.
b.提高电机绕组的整体性,可消除电机线圈位移引起的绝缘磨损.
c.提高绕组的导热性,从而可降低电机运行温度.
d.增强电机绕组适应环境条件的能力,可消除潮气,化学气体和其他污物侵入绝缘内部而造成的绝缘损坏
e.改善槽内的填充效果,可有效地防止电晕现象的发生.
对浸渍的基本要求:
a.合适的黏度和较高的固体含量,便于渗入绝缘内层,填充空隙和微孔,以减少材料的吸湿性.
b.漆层固化快,干燥性好,贮存期长,黏结力强,有热弹性,固化后能经受电机离心力的作用.
c.有良好的电气性能,耐热,耐潮,耐油性和化学稳定性.
d.对电磁线及其他绝缘材料有良好的相容性.
浸漆处理包括预烘,浸漆,烘干三道工序
1.预烘.浸渍前绕组及铁心必须预烘,以驱除绕组内部的内部的潮气和挥发物.并使其获得适当的温度,以便利于绝缘漆的渗透的填空.
预烘的主要参数是温度和时间.温度过底,去除潮气的和挥发物的时间长.温度过高影响绝缘材料的使用寿命.常压下的预烘温度取耐热极限温度上下10度左右,但最高不超过耐热等级极限温度的20度以上.真空状况下由于水的沸点变低,因而预烘温度可以降低,常取80~120度,预烘过程中,预烘的温度宜逐步增加,以防表面层的温度高使内部水分不宜散出.
2.浸渍.采用真空压力浸渍时,常采用真空加压反复加压的一次性浸渍方式.其工艺参数除应有合适的工作强度,漆的黏度,浸渍时间外,还应选择合适的真空度和压力大小,真空压力浸渍的工作强度为50~70度,漆的黏度比常压浸渍大.浸渍时,真空度一般选为0.096MP,并保持15~20min加压压力为0.2~0.8MPa,加压时间视工作的结构形状而定.单只线圈加压时间为数分钟至30min整体浸渍的电机绕组,加压时间为1~3h.
3.烘干.烘干的目的是促进漆基的聚合和氧化作用.使浸入绕组内部的漆固化,并使表面形成光滑的漆膜.
烘干过程分两个阶段进行.第一阶段主要是溶剂的挥发,这时温度应控制在溶剂的挥发温度以上,沸点温度以下,使溶剂既能顺利逸出,又不致在绕组表面形成微孔和起泡,同时又可避免漆的表面形成硬膜,阻碍内部溶剂的挥发.在此过程中,还应控制风量进行换气,保证有10%左右的空气不断换新,以加速溶剂的挥发和防止溶剂气体过浓而引起爆炸事故.第二阶段主要是漆基的聚合固化,并在工件表面形成坚硬的漆膜.为此,干燥温度一般比预烘温度高10度左右,升温速度约为20C/h.在浸渍漆接近干燥时,交换的空气
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