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自動(dòng)行走式生姜收獲機(jī)工作部分的設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

上傳人:紅** 文檔編號(hào):180310281 上傳時(shí)間:2023-01-05 格式:DOC 頁數(shù):11 大小:207.49KB
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1、一、引言 1.1研究生姜收貨機(jī)的課題背景 生姜作為我國重要的蔬菜品種,具有良好的藥用和食用價(jià)值,其在我國的栽培歷史悠久,種植范圍很廣,目前已形成許多著名產(chǎn)區(qū),除東北、西北等寒冷地區(qū)不種植外,在我國的中部、東南部至西南部的各地區(qū)均有生姜產(chǎn)區(qū)。且以南方諸省居多。自98 年以來, 國際的生姜市場(chǎng)日趨活躍,呈現(xiàn)出供不應(yīng)求、價(jià)格堅(jiān)挺之勢(shì)。 其中對(duì)中國的生姜需求逐漸增大。目前,因日韓美等國家對(duì)中國生姜需求旺盛,使得農(nóng)民的種姜積極性增加,2011年全國各地的生姜種植面積都有不同程度的增加。經(jīng)初步估算,2011年全國的生姜種植面積要比2010年多40%左右。以山東部分地區(qū)為例,其生姜種植面積比2010年增

2、加了50%左右,全國各個(gè)生姜主產(chǎn)區(qū)的生姜種植面積都有不同程度增加,其產(chǎn)量增加了不少。在 隨 著 生 姜 種 植 面 積的不斷增加,以往傳統(tǒng)而落后的人工收獲方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的生姜收獲的要求,因此生姜收獲作業(yè)的高效性研究已經(jīng)迫在眉睫。生姜種植農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的高低會(huì)直接影響到生姜種植也在我國的發(fā)展,因此我們要抓緊對(duì)生姜收獲機(jī)械的研制。 1.2研究生姜收貨機(jī)的課題意義 生姜在種植的時(shí)候要求姜壟間的行間距不同,因此給生姜的機(jī)械化收獲帶來很大麻煩,很多地方仍然使用傳統(tǒng)的起姜器具,存在收獲質(zhì)量差、效率低、勞動(dòng)成本高等諸多缺陷。本課題采用了全新的設(shè)計(jì)理念,可以實(shí)現(xiàn)生姜多壟同時(shí)收獲,并且適用于不同田壟間

3、距的作業(yè)要求,使生姜收獲達(dá)到方便,快捷,高效。 目前國內(nèi)生姜種植面積比較分散, 種植農(nóng)藝參差不齊, 這既影響了生姜產(chǎn)量的提高, 也不利于生姜收獲的機(jī)械統(tǒng)一化。生姜收獲時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大,效率低,工作過程繁瑣,作物果實(shí)塊莖破碎量大等農(nóng)藝問題亟待解決[4]。 改進(jìn)后的生姜收獲機(jī)械簡化了機(jī)具并且簡化了工作過程, 能減生姜姜塊的破碎率,由于機(jī)械的結(jié)構(gòu)簡單,所以生產(chǎn)造價(jià)低廉,并且機(jī)具的生產(chǎn)效率高,通用性良好可以與家用拖拉機(jī)配套使用。 1.3研究生姜收獲機(jī)的課題目的 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,高產(chǎn)量生姜品種研制的成功,使得現(xiàn)在生姜畝產(chǎn)量不斷提高,所以在全國的各個(gè)地區(qū)生姜種植的面積在逐年增大,并且以生姜種植的周期

4、短、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)漸漸的成為了這些農(nóng)民家庭的最主要經(jīng)濟(jì)收入和一條新的致富路。但目前,國內(nèi)生姜收獲不能達(dá)到機(jī)械化的程度,這就很大程度上阻礙了生姜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]。為了適應(yīng)農(nóng)業(yè)發(fā)展,此次畢業(yè)設(shè)計(jì),通過借鑒現(xiàn)有生姜收獲機(jī)械,對(duì)機(jī)具簡化改進(jìn)降低機(jī)具成本,并且提高生產(chǎn)效率高,節(jié)省勞動(dòng)力,降低收獲成本,增加產(chǎn)量。 二、 國內(nèi)外相關(guān)研究的現(xiàn)狀和研究方法 生姜原產(chǎn)于東南亞(印度和馬來西亞一帶)熱帶雨林區(qū)的森林邊沿地帶。目前, 我國是世界上種植生姜面積最大的國家,其次分別是印度尼西亞、印度及澳大利亞等國。歐美發(fā)達(dá)國家及日本、韓國的生姜種植面積在逐年減少,但對(duì)生姜的需求卻越來越旺盛,這些國家年需求量在400

5、萬噸以上,且每年以20% 以上的速度增長。由于生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等原因,目前,全球生姜年生產(chǎn)量在2500萬-2800萬噸,市場(chǎng)需求缺口很大。 2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 隨著改革開放政策的實(shí)行,國內(nèi)特種農(nóng)業(yè)也在飛速的發(fā)展,以往的生姜只會(huì)被人當(dāng)成是一種調(diào)味蔬菜,現(xiàn)在生姜的經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)逐漸被人所認(rèn)可。在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,高產(chǎn)量生姜品種研制的成功,使得現(xiàn)在生姜畝產(chǎn)量不斷提高,所以在全國的各個(gè)地區(qū)生姜種植的面積在逐年增大,并且以生姜種植的周期短、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)漸漸的成為了這些農(nóng)民家庭的最主要經(jīng)濟(jì)收入方式和新的致富之路。由于國內(nèi)生姜機(jī)械行業(yè)起步晚,導(dǎo)致了生姜種植及收獲機(jī)械化程度很低,這嚴(yán)重拖慢了生姜種

6、植產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展速度。國內(nèi)生姜收獲機(jī)械主要分為兩大類、三種型式。其中的一類是挖掘類,另一類是提拉秧類。挖掘類機(jī)械在生姜收獲時(shí),如果種植生姜的土壤過干,這樣挖掘鏟的工作阻力會(huì)很大,這樣挖掘的效果就會(huì)很差,這樣人工后期的作業(yè)時(shí)會(huì)造成姜塊的損壞和姜塊不能收獲的困難,如果土壤濕度過大收獲機(jī)械在行走時(shí)會(huì)變的很困難,挖掘鏟的阻力變大挖掘效果變差;提拉秧類機(jī)械受土壤的干濕度的影響不是很大但主要會(huì)受到生姜的種植密集度的影響較明顯,姜苗種植的過密、過疏或者是疏密不均等問題,都會(huì)影響收獲效果。 盡管現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有了不少形式的生姜收獲機(jī)械,但是國內(nèi)技術(shù)并不成熟,現(xiàn)有的機(jī)械并不能對(duì)生姜收獲作業(yè)達(dá)到全機(jī)械化,大部分

7、收獲工作還是需要人工去完成。這樣農(nóng)民的收獲勞動(dòng)強(qiáng)度并沒有減少,而且還會(huì)導(dǎo)致收獲時(shí)間長和收獲效率低等問題, 而且人工作業(yè)的隨意性使生姜莖塊的損失率、破碎率較高, 不利于生姜的貯存。因此, 急需改善和創(chuàng)新新生姜收獲機(jī)械以解決目前國內(nèi)生姜收獲存在的不足。 2.2國外研究現(xiàn)狀 生姜受生長環(huán)境以及種植農(nóng)藝的影響導(dǎo)致它多分布于亞熱帶地區(qū)的國家,如中國、印度、東南亞的一些國家。國外從20 世紀(jì)40 年代開始根莖類作物收獲機(jī)械的研究, 如美國、德國、日本、法國、意大利等發(fā)達(dá)國家均研制出了不同的收獲機(jī)械?,F(xiàn)已實(shí)現(xiàn)對(duì)長根作物( 蘿卜、甜菜等) 和短根作物( 生姜、花生、大蒜、洋蔥等) 的機(jī)械化收獲,國外的根莖

8、類作物收獲機(jī)械正向大型化、機(jī)電一體化、智能化, 更可靠、更安全的方向發(fā)展。一些發(fā)達(dá)國家不斷將高、精、尖技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械上來, 農(nóng)業(yè)機(jī)械正向智能化方向發(fā)展。 針對(duì)國產(chǎn)機(jī)型存在的不足之處,和對(duì)發(fā)達(dá)國家先進(jìn)技術(shù)的借鑒,本次設(shè)計(jì)的生姜收獲機(jī)通過添加清壟功能和運(yùn)用輪叉式挖掘鏟來解決上述問題,在保證機(jī)具達(dá)到所需工作標(biāo)準(zhǔn),同時(shí),要保證該機(jī)型的價(jià)格較為低廉,操作簡便,通用性好等特點(diǎn)。 生姜在種植的時(shí)候要求姜壟間的行間距不同,因此給生姜的機(jī)械化收獲帶來很大麻煩,很多地方仍然使用傳統(tǒng)的起姜器具,存在收獲質(zhì)量差、效率低、勞動(dòng)成本高等諸多缺陷。本課題采用了全新的設(shè)計(jì)理念,可以實(shí)現(xiàn)生姜多壟同時(shí)收獲,并且適用于不同田

9、壟間距的作業(yè)要求,使生姜收獲達(dá)到方便,快捷,高效,研究與設(shè)計(jì)生姜收獲機(jī)顯得尤為重要。 三、主要研究內(nèi)容 本設(shè)計(jì)要求完成自動(dòng)行走式生姜收獲機(jī)工作部的選型與設(shè)計(jì)方案優(yōu)選,完成主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)、各種裝置、潤滑與密封等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使得整個(gè)設(shè)計(jì)完整。完成整機(jī)的三維設(shè)計(jì)及二維裝配圖,零件圖。 設(shè)計(jì)要求滿足: 1. 自動(dòng)行走式生姜收獲機(jī)工作部適應(yīng)范圍:多田壟可調(diào)式生姜收獲;

10、 2. 收獲機(jī)最大外型尺寸:2000mm×1500mm×850mm; 3. 要求繪制自動(dòng)行走式生姜收獲機(jī)工作部的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。 具體工作內(nèi)容如下: 查閱有關(guān)自動(dòng)行走式生姜收獲機(jī)工作部的資料,學(xué)習(xí)了解有關(guān)自動(dòng)行走式生姜收獲機(jī)工作部組成及控制方面的知識(shí)。

11、 學(xué)習(xí)消化所閱資料,整理出文獻(xiàn)綜述,進(jìn)行自動(dòng)行走式生姜收獲機(jī)工作部總體布局設(shè)計(jì)的方案論證并完成開題報(bào)告。   學(xué)習(xí)自動(dòng)行走式生姜收獲機(jī)工作部主要結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)及其計(jì)算方法,確定主傳動(dòng)系統(tǒng)、松土裝置、撥秧裝置、拔姜裝置和斷秧裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算和對(duì)應(yīng)機(jī)械部件的尺寸確定。                            學(xué)習(xí)Pro/E三維實(shí)體造型軟件?!                    ?   完成自動(dòng)行走式生姜

12、收獲機(jī)工作部總體布局設(shè)計(jì)圖A0一張。                   完成自動(dòng)行走式生姜收獲機(jī)工作部的三維裝配圖一張(A0)?!               ?   完成關(guān)鍵零部件的圖紙(與A0相當(dāng))。         說明書一份, 1.5萬字。     外文翻譯一份, 2000詞?!       ? 四、研究方案 3.1研究內(nèi)容 本課題針對(duì)目前現(xiàn)有技術(shù)的不足,通過對(duì)傳統(tǒng)收獲機(jī)械的革新,提供一種能夠減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工作效率,并且能適應(yīng)不同地域工作環(huán)境,收獲效果好

13、的生姜收獲機(jī)械。 3.2研究目標(biāo) 本次設(shè)計(jì)的生姜收獲機(jī)主其組成主要有松土裝置,撥秧裝置,拔姜裝置,斷秧裝置等組成。挖掘鏟的挖掘深度可以通過限深輪來調(diào)節(jié)而割刀的切割高度通過割刀高度調(diào)節(jié)桿裝置來實(shí)現(xiàn),從而使機(jī)具可以適應(yīng)不同的種植農(nóng)藝方式。 3.3研究方法 充分了解現(xiàn)有的生姜收獲方式的優(yōu)缺點(diǎn),總結(jié)經(jīng)驗(yàn),克服不足。設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單而且可以與拖拉機(jī)配套使用,能適應(yīng)不同的工作環(huán)境的生姜收獲機(jī)械,從而減輕農(nóng)民購買時(shí)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和生姜收獲時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度,并且提高生姜收獲作業(yè)的效率。設(shè)計(jì)過程中要用到農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)、機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、動(dòng)力傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)等課程方面的知識(shí)。 3.4技術(shù)路線 調(diào)查研究資

14、料→寫出開題報(bào)告→確定總體方案→機(jī)架、輪子和輪叉鏟等的裝置設(shè)計(jì)→傳動(dòng)設(shè)備計(jì)算選型→切割裝置整體方案設(shè)計(jì)→繪制生姜收獲機(jī)總裝圖及零件圖→撰寫設(shè)計(jì)說明書 3.5解決的問題 主要解決生姜收獲作業(yè)時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大,效率低,工作過程繁瑣,作物果實(shí)塊莖破碎量大,以及生姜收獲機(jī)具的造價(jià)太高機(jī)具的閑置的等問題。 3.6色與創(chuàng)新點(diǎn) 本次設(shè)計(jì)的生姜收獲機(jī),相對(duì)以往的傳統(tǒng)收獲機(jī)械來說結(jié)構(gòu)更簡單,生產(chǎn)造價(jià)更低廉,可以與家用手扶拖拉機(jī)配套使用。 五、生姜收獲機(jī)的分類 查閱有關(guān)自動(dòng)行走式生姜收獲機(jī)工作部的資料,學(xué)習(xí)了解有關(guān)自動(dòng)行走式生姜收獲機(jī)工作部組成及控制方面的知識(shí)。此次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案的選定是通過對(duì)目前現(xiàn)有幾種

15、生姜收獲機(jī)械的調(diào)研,參照自己的設(shè)計(jì)方案的要求,對(duì)比各個(gè)的優(yōu)缺點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)機(jī)具的設(shè)計(jì)。 圖1 4JZL-2生姜收獲機(jī) 1、發(fā)動(dòng)機(jī) 2、變速箱 3、皮帶輪 4、液壓操縱機(jī)構(gòu) 5、油缸 6、橫拉桿 7、松土鏟 8、限深輪 9、支架 10、支撐履帶 11、支重輪 12、護(hù)板 13、驅(qū)動(dòng)輪 14、機(jī)架總成 (1)工作原理:通過松土裝置使生姜的底部和四周的土壤松動(dòng),再用人工方法使生姜拔出地面,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,使用操作容易,生產(chǎn)效率提高 (2)性能分析:通過在類似于手扶拖拉機(jī)行走系統(tǒng)的基礎(chǔ)上來加掛生姜

16、的挖掘系統(tǒng)制成的。自身采用了履帶式行走機(jī)構(gòu),其優(yōu)點(diǎn)在于既增大了牽引力,又增大了離地間隙。此設(shè)計(jì)比較適合高壟作物田間作業(yè)??梢酝瓿蓪?duì)澆水3~4天后的生姜進(jìn)行挖掘收獲[5]。 工作原理:手扶拖拉機(jī)前進(jìn)時(shí),可先由立式割臺(tái)將姜苗切除, 并傳送到一側(cè)清壟, 隨后由環(huán)形深松犁將地下生姜根莖松挖, 生姜塊被整體移出土而不被翻動(dòng),保證了生姜塊的完整性 該機(jī)整體設(shè)計(jì)思路新穎、性能穩(wěn)定、操作方便、損失率小及作業(yè)成本低。 主要是可以完成清壟作業(yè),符合這次設(shè)計(jì)的要求,故此次設(shè)計(jì)以此機(jī)型為原型。 圖3 日產(chǎn)生姜收獲機(jī)

17、 1. 驅(qū)動(dòng)輪2. 機(jī)架3. 發(fā)動(dòng)機(jī)4. 撥禾輪5. 分禾器 六、自動(dòng)行走式生姜收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6.1收獲機(jī)與拖拉機(jī)的連接設(shè)計(jì) 收獲機(jī)與拖拉機(jī)直接聯(lián)接和牽引式兩種聯(lián)接方式,本課題設(shè)計(jì)主要運(yùn)用后置式固定聯(lián)接。直接連接式用螺母固定在拖拉機(jī)后面,其結(jié)構(gòu)如如圖6-1所示: 圖6-1 收獲機(jī)與拖拉機(jī)的連接 6.2傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 收獲機(jī)主要靠帶傳動(dòng)和鏈輪傳遞動(dòng)力。因?yàn)殒渹鲃?dòng)無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象,能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比,傳動(dòng)效率高,需要的張緊力小,徑向壓軸力??;并能在高溫及低速。有油污等惡劣環(huán)境下工作,另外鏈傳動(dòng)制造精度和安裝度要求較低,成本低廉,可遠(yuǎn)

18、距離傳動(dòng),結(jié)構(gòu)簡單。帶傳動(dòng)是一種常用的、成本較低的動(dòng)力傳動(dòng)裝置,在各類機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛。它具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低、清潔(無需潤滑)的特點(diǎn),具有緩沖減震和過載保護(hù)的作用,并且維修方便。 6.3 篩選單元的設(shè)計(jì) 自動(dòng)行走式生姜收獲機(jī)的清土裝置目前主要有抖動(dòng)升運(yùn)鏈?zhǔn)胶驼駝?dòng)篩式兩種,振動(dòng)篩式結(jié)構(gòu)緊湊、清土效果好、傷果率低等特點(diǎn),但較抖動(dòng)升運(yùn)鏈?zhǔn)秸w震動(dòng)較大。綜合考慮本設(shè)計(jì)采用振動(dòng)篩式清土裝置,振動(dòng)篩柵條為縱向排布,柵條中心距可以根據(jù)當(dāng)?shù)厣贩N(主要是生姜果大?。﹣泶_定,為便于將生姜成條鋪放到遠(yuǎn)離未收取區(qū)的已收區(qū),該機(jī)構(gòu)與偏心輪通過桿相聯(lián)。振動(dòng)篩的振動(dòng)頻率和振幅大小對(duì)設(shè)備的清土效果、輸送順暢性及機(jī)

19、具震動(dòng)性、可靠性等影響很大。振動(dòng)篩對(duì)掘起物的拋擲力與篩動(dòng)頻率的二次方和振幅的一次方成正比,綜合考慮,并比照多種同類機(jī)型,本設(shè)計(jì)采用大振幅低頻率型振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)形式,振動(dòng)篩的振幅選定為30mm,偏心套偏心距I為4mm。如圖3-2振動(dòng)篩隨著偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)振動(dòng)篩不斷的抖動(dòng),完成抖落泥土,分離果實(shí)的動(dòng)作。 圖6-2 篩選單元 6.4 挖鏟單元的設(shè)計(jì) 挖掘鏟的作用是鏟斷生姜主根、掘起秧土,并將掘起的土壤和生姜傳輸?shù)角逋裂b置上。對(duì)挖掘鏟的要求是前行阻力小、挖掘深度穩(wěn)定、耐磨損、碎土性好、自潔性好、制作工藝方便等。并且能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié);保證土壟能沿鏟面順利通過;對(duì)用于粘重土壤的挖掘鏟應(yīng)有較強(qiáng)的碎土

20、能力,為分離作物中的泥土提供有力條件;為了避免工作時(shí)出現(xiàn)纏草和壅土,要求挖掘部分能夠自動(dòng)進(jìn)行清理;牽引阻力小,刃口的耐磨性要好。收獲機(jī)挖掘部件上采用的挖掘鏟有平面鏟、曲面鏟和槽型鏟等。本設(shè)計(jì)采用平面多鏟。平面鏟的鏟面為平面,結(jié)構(gòu)簡單,制造容易。為了保護(hù)鏟刃的自動(dòng)清理和良好的入土性能,帶斜刃的三角形鏟得到廣泛的應(yīng)用。平面鏟按鏟的數(shù)量可分為單鏟、雙鏟和多鏟三種。平面單鏟常用在單行收獲機(jī)上,根據(jù)挖掘斷面和滑切性能的要求,鏟刃夾角可取不同的值。平面雙鏟由左、右兩個(gè)鏟組成,常用在雙行收獲機(jī)上,鏟的固定方式有兩種:一種是鏟直接固定在橫梁上;另一種是將左、右兩個(gè)鏟分別通過托架懸臂固定在機(jī)架上,并在兩鏟之間留

21、有滑草奸細(xì)。有時(shí)在兩鏟之間放置一個(gè)小鏟,以減少主鏟的寬度和保證鏟的滑草能力。平面多鏟是由3個(gè)或者3個(gè)以上的相同或相似的鏟組成。由于鏟的個(gè)數(shù)較多,每個(gè)鏟的鏟刃斜角有可能取得小些,從而使鏟具有良好的滑切性能,可用在單行或雙行收獲機(jī)上。鏟的固定方式有兩種:一種是鏟直接固定在橫梁上;另一種是每個(gè)鏟分別通過自己的鏟柄懸臂固定在升運(yùn)鏈從動(dòng)邊底部的橫梁上并且在各鏟之間留有滑草間隙。前一種固定方式結(jié)構(gòu)簡單,但在工作時(shí)橫梁上容易掛草。通過分析對(duì)比國內(nèi)外現(xiàn)有挖掘鏟的結(jié)構(gòu)形狀,結(jié)合中粘壤土作物種植特性,收獲要求和土壤性質(zhì),考慮到經(jīng)濟(jì)性,本產(chǎn)品挖掘裝置采用帶斜刃的三角形平面多鏟,并在其后端設(shè)有碎土柵,以增加其破碎土功

22、能,保證鏟刃的自動(dòng)清理和良好的入土性能及碎土能力。也是生姜從挖掘鏟升運(yùn)到振動(dòng)篩的銜接部件。 七、參考文獻(xiàn) [1]紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 高等教育出版社,2010. [2]王紹江,張仁君,宗金成. 生姜收獲機(jī)械化作業(yè)的研究與探討. 山東農(nóng)化,2010,(06):31-44 [3]初旭宏,王俊發(fā),馬瀏軒. 根莖類中藥材收獲機(jī)械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì). 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè),2008,(10):32-33 [4]吳峰,胡志超,張會(huì)娟, 等. 生姜種植與機(jī)械化收獲概況. 農(nóng)業(yè)機(jī)械,2008,(19):33-34 [5] 魏積利、王紹江、王樹森.四驅(qū)自走式生姜收獲機(jī),2010(01):12-14

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