ROTEC塔带机的操作及维护培训教材.docx

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ROTEC塔带机的操作及维护培训教材

第1章概述

1.1我国塔带机使用的历史和现状

随着现代混凝土建筑施工水平的提高，混凝土输送方式和输送设备也在不断地发展，从人力肩挑筐台、手推斗车，到自卸汽车、窄轨小火车配合各类门塔机进行的大体积混凝土施工，还有真空溜槽和混凝土泵车等现代化混凝土施工设备，都是我们水电工程建设者比较熟悉的。

使用皮带输送机来运送和浇筑混凝土的工程实践在我国也曾作过多次尝试，（据考证，我国水电工程应用皮带输送机输送混凝土的历史可以追溯到20世纪50年代的治淮水利工程）。

在葛洲坝水利枢纽工程建设时期的1978年和1979年，就曾采用皮带机入仓方式在2#船闸浇筑混凝土20余万方。

但是，单纯的皮带机输送方式不具备混凝土入仓布料功能；同时，由于材料和机械制造工艺问题，皮带刮刀技术不过关，很难解决混凝土跑浆问题；入仓的混凝土存在的骨料分离问题等等，都极大地限制了皮带机输送混凝土施工方式在我国的推广和应用。

由于西方发达国家的混凝土建筑施工的客观需求，以及其制造业水平的进一步发展，逐步产生了各种皮带机混凝土浇筑设备，其中有代表性的有美国ROTEC公司生产的CC200型胎带机、TC-1200、TC-1750、TC-2400型塔带机；法国POTAIN和日本NC联合设计制造的MD-2200型顶带机；德国普兹迈斯特公司的“大象”、“超手”布料机等等。

中国自改革开方以来，1987年从美国引进一台“Swinger”定柱式回转布料机在浙江石塘工程和安徽妹滩工程进行应用试验，累计浇筑混凝土5万M3,取得了试验成果和应用经验；1992年福建水口电站在厂房二期工程中使用一台ROTEC桥式皮带输送机，共浇筑混凝土约3万多M3，1996年黄河小浪底工程的外方承包商也租用了ROTEC公司的TC-1750型塔带机和供料线用于进水塔的混凝土施工。

与此同时，水利水电科研、设计和施工单位在皮带机浇筑混凝土施工方式和施工设备的研究方面也都作了大量富有成效的工作。

但是，真正把皮带机浇筑系统大规模地应用于特大型水电工程的主体结构，把皮带式混凝土浇筑设备作为决定主体工程进度和质量的主要设备和关键设备，并首次大批量、高代价地引进国外成套集群塔带机和供料线用于主体混凝土施工的，是举世瞩目的三峡水利枢纽工程。

1.2三峡水利枢纽工程中塔带机的使用情况

TC2400塔带机是三峡工程大坝混凝土浇筑的主要施工设备，在三峡一期、尤其是二期工程施工中发挥了很大的作用。

其高效的生产率，灵活的施工方式是传统的门塔机、缆机之所不及。

三峡总公司在1996年开始着手引进美国ROTEC公司生产的TC2400塔带机，在一期工程碾压混凝土围堰施工中试用了一台塔带机，主要是为了引进、消化和吸收塔带机的安装、运行维护技术，为二期工程施工大规模使用塔带机探索经验。

1998年10月至1999年8月，在三峡二期工程泄洪坝段陆续安装了四台塔带机，共承担了泄洪坝段80％以上的混凝土浇筑任务，为三峡二期工程施工做出了巨大的贡献。

由于种种原因，塔带机在二期工程使用中也暴露了一些问题，在二期工程施工结束后，三峡总公司决定利用二、三期工程的间歇时间，委托国电杭州机械研究所联合浙江大学等单位，对TC2400塔带机进行全面的技术改造，以保证塔带机在后续的工程中能安全可靠地运行。

改造主要项目有：

1爬升套架改造，2、塔机回转支承改造，3、内皮带机回转支承改造，4、起升机构改造，5、电气系统改造，6、液压系统改造等等。

三期碾压混凝土围堰施工后期安装了首台经过改造后的塔带机，从安装、调试和运行情况来看，总体上改造是成功的，为碾压混凝土围堰施工提前完工做出了贡献。

2003年8月至11月，在三峡三期工程厂坝段安装了2台经过改造后的TC2400型塔带机，经过一年多的运行，共浇筑混凝土120多万方，单机平均月产量达5万方，最高月产量TB2#塔带机达59165方，TB4#塔带机高达61932.5方，均大大超过了二期工程的历史水平。

通过三峡工程塔带机的应用和完善，为今后的水电工程施工混凝土快速筑坝技术提供了坚实的基础和宝贵的实践经验：

（1）根据三峡工程混凝土工程量巨大，施工强度特别高的特点，混凝土浇筑选定以塔（顶）带机浇筑手段为主、大型门塔机、缆机浇筑为辅的方案，经过1999～2001年三年的工程实施，年浇筑强度均在400万m3以上，2000年实现了年浇筑548万m3、月55.35万m3、日2.2万m3的一系列世界记录。

（2）为了与选定的快速施工方案相配套，确保混凝土浇筑进度和质量，相应的施工工艺和仓面配套必须变革。

经过大量的研究、论证、试验和实践，全面推行仓面工艺设计，制定一整套严密的浇筑施工工艺，配备与入仓强度相匹配的仓面资源，形成了三峡工程所独有的混凝土快速施工方法。

该施工方法既有工艺硬件的突破，也有管理理念的创新，体现了浇筑工艺与浇筑手段的高度协调与融合。

第2章塔带机（供料线）结构特点及主要技术性能

2.1塔带机结构特点

塔带机是由塔式起重机、爬升套架及三组皮带机所组成，三组皮带机与爬升套架相连接，爬升套架则附着于塔式起重机的圆筒形塔柱外围，通过液压系统，爬升套架可沿塔柱上下移动，从而使得三组皮带机产生升高或降低，塔带机外形尺寸详见下图：

2.1.1塔式起重机结构特点

TC2400塔带机的塔式起重机为水平起重臂、圆筒形塔柱、可自顶升上部接高式塔机，额定起重力矩2400t.m。

它主要具有下列特点：

（1）没有大车行走机构，塔柱通过基础节直接安装埋设于混凝土基础之中。

（2）塔柱由若干节可互换的圆筒形结构标准塔节所组成，最高可安装10节标准塔节（标准塔节：

∮3.5m×9.3m），每节标准塔节上部设有固定塔机上部结构用的三等分销孔和三列固定爬升平台用的耳孔，塔节内部设有爬梯、平台、电梯轨道等附件。

标准塔节之间采用内法兰盘高强螺栓连接方式。

（3）塔机回转平台与固定平台（其通过三个液压推动插拔销锁定在塔柱上）通过一个特大回转轴承相连接，回转平台上设有塔机顶升门架，门架顶部横梁上有一起重付钩（其也是通过塔机主提升机构驱动，但主钩必须固定在主起重小车上），门架两主立柱各设有一液压油缸，通过液压油缸可将塔机整个上部结构（含起重臂、平衡臂、固定和回转平台以及动力房等）顶升或下降。

（4）起重臂和平衡臂均采用管结构三角形截面桁架，起重臂两下弦杆兼作主起重小车轨道。

起重臂与平衡臂通过销轴与回转平台连接，前端则通过拉杆固定塔机顶升门架上。

（5）由于电缆没有中心导电环的缘故，塔机单方向回转最大角度为400°。

2.1.2皮带机系统结构特点

皮带机系统主要包括爬升套架和三组皮带机，外形尺寸详见图2.1-2。

（1）爬升套架是一个套装悬挂在塔机塔柱圆筒上的长方体桁架结构，由上、下平台及4片刚性桁架组成。

其上平台通过两个对称悬挂装置固定在塔机标准塔节耳孔上（塔机标准塔节上三列耳孔只使用两列），悬挂装置上各设有两个液压油缸，通过液压油缸可使得爬升平台上下移动。

在上平台还外伸一个带回转轴承的悬臂梁，其通过销轴与内悬挂钢丝绳滑轮组连接。

平台内侧设有4个与塔柱弧面滑动贴合的定位牛腿。

下平台上平面布置着转料皮带机、液压泵站、内悬挂系统卷扬机及电器控制柜等，内侧的定位牛腿与上平台相同。

（2）内布料皮带机尾部通过一个直径约1m的转盘轴承悬挂在爬升套架下平台，并与转料皮带机头尾相接。

内布料皮带机前端则通过内悬挂系统与爬升套架上平台相连，通过内悬挂系统卷扬机可使内布料皮带机上仰或下俯。

外布料皮带机尾部也通过一个直径约3m的转盘轴承悬挂在内布料皮带机头部，外布料皮带机中部靠前设有一个悬挂横梁，工作时，塔机大钩吊住悬挂横梁，塔机通过大钩的上升、下降以及臂架回转，使得外布料皮带机上、下以及内、外布料皮带机回转。

（3）皮带机启动停止次序，启动：

外布料机内布料机转料皮带机供料线皮带机；停止：

供料线皮带机转料皮带机内布料机外布料机。

2.2塔带机主要技术性能

2.2.1塔机运行技术性能

（1）额定起重量2倍率回转半径80m以内：

30t

4倍率回转半径80m以内：

30t

回转半径40m以内：

60t

（2）回转半径起重臂84m；

工作半径：

6.5m～80m

（3）最大起升高度（10个标准塔节，4倍率）－30m～＋94m

（4）起升机构

起升速度60t（4倍率）18m/min

30t（2倍率）37m/min

20t（2倍率）60m/min

空载（2倍率）75m/min

卷扬机额定拉力16.5t

最大输出功率2×192Kw（250Hp）

钢丝绳直径∮35mm（破断拉力106t）

钢丝绳型号6×41钢芯、瓦氏密封、右旋

钢丝绳长度762m

（5）回转机构

回转速度0.6r/min

最大输出功率2×55kW（75Hp）

（6）变幅机构

主小车行走速度100m/min

输出功率25kW（32Hp）

钢丝绳直径×长度（付小车长度）∮35mm×207.3m（48.8m）

钢丝绳型号6×25钢芯、标准捻合

（7）变压器容量（供电电压、频率）1000kW（6kV、50Hz）

（8）塔机额定力矩（塔柱最大抗弯力矩）2400t.m（3400t.m）

（9）塔带机额定输入总功率440Kw

（10）塔带机全机自重（10个标准节塔节）780t

2.2.2皮带机运行技术性能

（1）外布料机长度（皮带宽度）47.69m（760mm）

（2）内布料机长度（皮带宽度）49.27m（760mm）

（3）转料皮带机长度（皮带宽度）8m（900mm）

（4）标准带速3.15～4.0m/s

（5）外布料机回转最大半径100m

外布料机有效工作半径85m

（7）内、外布料机最大俯仰角±30°

内、外布料机有效工作俯仰角－15°＋25°

（8）内、外布料机功率各55kW（75Hp）

（9）可输送混凝土塌落度0～150mm

（10）可输送混凝土最大骨料粒径150mm

（11）理论输送能力6.5m3/min（皮带机俯仰角≤10°）

2.3ROTEC供料线

ROTEC供料线实际上是一组头尾相接、可空间变位的架空式皮带输送机，它由立柱、皮带机、转接平台、液压爬升装置、电器控制系统等所组成。

详见图2.3-1

2.3.1供料线结构特点

2.3.1.1供料线立柱

供料线立柱采用是架空式皮带机的依托，供料线立柱是由基础节和若干个标准节及非标准节组成，柱节之间有焊接和高强螺栓连接两种形式。

详见图2.3-2；图2.3-3

（1）标准节直径2.44m；长度18m，壁厚则根据立柱的受力不同而变化。

在标准节外壁呈180°对角焊有爬升踏步孔，可爬升转接平台借助液压装置沿爬升踏步孔上下移动。

（2）非标准节的形式多种多样，直径、长短均有不同。

2.3.1.2供料线转接平台

供料线转接平台是用于支承供料线皮带机的，它或套装在立柱上或焊接在立柱顶，其分多种形式，大体可分为可爬升转接平台和固定转接平台两种。

另外，ROTEC供料线中还有一种转料门型架，供单线皮带机转料使用。

插各种形式摄影照片

（1）可爬升转接平台又分为双肢和单肢两种（双肢转接平台则同时支承两条皮带机，单肢转接平台只支承一条皮带机），其中又有双转料、一通过一转料、双通过、单通过、单转料等多种形式。

（2）可爬升转接平台设有上、下两个平台，在上平台根据转接平台的不同形式设有支承皮带机机头的支承铰或支承皮带机的托架，在下平台上根据转接平台的不同形式或插装支承皮带机的托架，或无任何装置。

在上下平台之间呈180°对称布置有两个爬升油缸（单肢可爬升转接平台则在上平台下部和下平台下部呈一直线布置两爬升油缸），液压油缸由MCC电器控制柜内的液压泵站控制。

（3）固定转接平台均为双肢，它主要是在皮带机中部起支承作用，它与供料线立柱均采用焊接连接。

（4）转料门型架仅为单供料线皮带机转料使用，其上部设有固定皮带机头部的铰接园盘，下部设有支承皮带机桁架的托架。

转料门型架是插装在供料线立柱顶部的。

2.3.1.3皮带机

混凝土供料线是由若干条皮带机头尾相接所组成，皮带机有桁架、驱动装置、张紧装置、皮带、托滚和改向滚筒等主要部件。

见图2.3-4

（1）皮带机桁架分为Ⅰ型（轻型）、Ⅱ（加强型）、Ⅲ（重型）三种不同型号，其断面尺寸和桁架抗弯模量依次增大。

皮带机桁架由机头节、张紧节、若干各标准节、非标节和尾部节所组成，节与节之间均采用销轴连接。

（2）皮带机机头节上设有一套驱动装置，驱动装置根据皮带机长度不同分为150Hp、250Hp、350Hp三种功率。

在机头节上还设有一套刮刀装置，它可将皮带上附着的混凝土砂浆刮如转料溜筒内，避免砂浆流失。

（3）在张紧节上主要设有依靠液压油缸推动的皮带张紧小车，小车上设有一皮带改向滚筒。

小车轨道安装在桁架上，皮带张紧小车靠4个插销固定在轨道上。

（4）计量皮带机是连接拌和楼出机口与供料线皮带机、并具有可伸缩性的皮带机，一般计量皮带机桁架分上下两层（但皮带只有一条），每一层桁架均可通过链条传动沿皮带机轴线移动，从而达到分别向供料线皮带机供料的目的，按照ROTEC的设计，计量皮带机最多可向三条供料线皮带机供料。

计量皮带机皮带带速可通过变频器进行调整，根据拌和楼出机口下料的不均匀，操作手可适当调整带速。

计量皮带机的皮带（900mm）较供料线皮带（760mm）宽，其桁架也相应宽一些。

2.3.1.4供料线电器及液压系统

为了保证各皮带机组的安全和正常运行，供料线供电系统主要采用由PLC为核心的MCC控制方式，这种控制方式首先可以保证从塔带机到计量皮带机启动和停止时顺序，即启动时从塔（顶）带机到计量皮带机逐条启动；停止时从计量皮带机到塔（顶）带机依次停止。

其次收集各皮带机运行状态信息（如：

皮带跑偏）并及时显示和反馈。

第三将所有的预定信息和图象在MCC电器控制室显示屏实施动态显示。

在具体技术控制方面，对每一条皮带机的拖动电机采用软启动器控制启、停；计量皮带机通过变频器控制启、停和调整带速；各MCC电器控制室与塔（顶）带机PLC之间采用光纤联系，并在供料线桁架走道沿线设置若干个紧急制动事故开关。

2.3.2主要技术参数及性能

（1）供料线立柱：

结构形式低合金钢圆筒结构

直径∮1830mm、∮2440mm、∮3500mm

标准节长度18m

立柱节间连接焊接

螺栓连接11/4′、11/2′直径美制螺栓

立柱最大间距Ⅰ桁架63m

Ⅱ桁架75m

Ⅲ桁架80m

（2）供料线桁架：

桁架标准节尺寸长18000m×宽1420mm×2130mm

桁架标准节重量

Ⅱ桁架6.93t

Ⅲ桁架8.89t

计量皮带机桁架截面尺寸宽1780mm×高815mm

（3）转接平台最大重量43t

（4）供料线允许俯仰角+25°～－15°

（5）皮带带宽

计量皮带机1200mm

供料线皮带机760mm

（6）皮带带速

计量皮带机0.5～3m/s（无级调速）

供料线皮带机3.15－4m/s

（7）皮带机电机功率

供料线皮带机150Hp1500r/min

250Hp1500r/min

350Hp1500r/min

计量皮带机75Hp变频调速

配用齿轮减速器型号供料线皮带机P×8065R3速比25.137：

1

P×8075R2速比12.797：

1

P×8085R2速比12.923：

1

（8）输送砼最大骨料粒径150mm

（9）理论输送能力6.5m3/min（水平输送时）

第三章ROTEC塔带机的安装

美国ROTEC公司生产的TC-2400型塔带机，单机重779吨（安装十节塔节时），由ROTEC起重机支持的三组输送机及附件组成（见图1），其塔机部分包括塔柱，托台、回转平台、起重臂、平衡臂、A形架及塔机相应的各种机构，皮带系统由ROTEC铰接桁架式输送机二组和ROTECO型输送机一组（输送平台上）构成。

TC—2400塔带机的最大布料半径可达100米，在重工况情况下，40米幅度时可吊重60吨；80米幅度时可吊重30吨。

图1

（1）塔带机的技术特性

悬臂半径84米

最大工作半径80米

吊钩以下高度（十节塔节时）244米（走二）124米（走四）

最大提升重量60吨

塔柱抗拉能力3400吨米

悬臂最大工作力2400吨米

塔柱尺寸直径3.5米，高度9.3米

爬升方式借助液压自动爬升

（2）塔带机机械特性

所有驱动装置均通过电动机驱动液压泵，可变速，具有闭合回路和液压静力。

1）提升

空钩最大速度75米／分钟

20吨时最大速度60米／分钟

60吨时最大速度18米／分钟

钢绳尺寸直径35毫米

输出功率3．92千瓦

2）回转

最大回转速度0.5rpm

输出功率50千瓦

3）主小车

最大变幅速度80米／分钟

输出功率25千瓦

（3）塔带机供电电源

480V，3相，60HZ或380V，3相，50HZ

总功率300KW

（4）塔带机皮带输送机特性

有效半径100米

最大倾斜角正负30度

带宽760毫米

带速3．15—4米／分钟

最大骨料半径150毫米

倾角0度；骨科150毫米时的最大生产率6．5．3-方米／分钟

安全装置装有电子安全导管

动力2台75BP驱动电机，480V；3相

60Hz或380V，3相，50Hz

结构形式高强金盒钢桁架

第一节TC2400塔带机的安装

塔带机安装工程量大，环节多，对安装场内货物的堆放，拼装，运输、现场吊装等环节要统一布置。

拼装工作分两个作业区，即货场拼装和场内拼装分头同时作业。

尽量压缩现场拼装工作量，以提高安装速度。

安装前，做好一切准备工作，特别是配重决的预制，必须提前进行。

安装、运输设备进场，各种工具、器具、辅助安装材料、设施等要及时到位，确保安装工作，连续高效地进行，

（1）一般安装程序

基础埋件安装一—基J“冈筋制安及基础砼浇筑——基础节安装——树脂胶灌注一——基础螺栓紧固一一第一塔节安装—一托台安装----转轴承盘安装——主平台安装——

动力房安装—－电梯设备安装——A形架前部结构安装——A形架后部结构安装——A型架联杆安装——第二节塔身安装——顶升梁、顶升柱安装—--A型架辅助小车安装一一丈臂根部组件一—内弦杆安装——平衡臂安装——平衡臂拉杆安装——配重二块安装一—主小车安装——大臂前部组件外弦杆——配重五块安装——钢丝绳及大钩滑轮组安装——液压系统安装——电气系统安装——动作试验——吊重试验——顶升第二节塔节——转料平台及其爬升机构安装——第三、四节塔节装及顶升——转料皮带机（3#皮带机）安装——布料皮带机安装——顶升——负载试验——供料线安装——皮带粘接张紧——转科平台爬升至初始浇筑高度——冲洗、照明、机械电气、动力装置安装调试——系统检查调试——试运行——生产能力试验——正常生产（平台爬升）——塔身支撑杆安装——塔节加装，顶升。

（2）各部分结构重量

图2

1．起重臂总成

a．起重臂根部（TC-41550）72.5吨

b．起重臂支撑段（TC—41551）9.2吨

c．起重臂外段（TC-45552）15.9吨

d．起重臂尖部（TC—41553）12.7吨

e．下拉杆总成

aa．TC-32434（第一节）1.13吨

bb．TC-32435（第二节）1.09吨

cc．TC-32436（第三节）1.41吨

dd．TC-32437（第四节）1.43吨

r。

上拉杆总成

aa．TC-41585（第一节）1.2吨

bb．TO-41586（第二节）1.2吨

cc．TC-41586（第三节）1.2吨

dd．TC-41587（第四节）1.5吨

g．外拉杆

aa．TC－41556（第一节）1.12吨

bb．TC－41557（第二节）1.00吨

cc．TC－41558（第三节）1.00吨

dd．TC—41559（第四节）1.00吨

h．内撑杆2.64吨

i．主小车5.90吨

2．于衡臂总成30.36吨

a。

于衡臂支撑段（TC-41259）17.70吨

b．平衡臂后部（TC-41158）6.60吨

C．后拉杆

aa．TC-412010.29吨

bb．TC-422020.71吨

cc．了C—412030.72吨

dd．TC-412040.92吨

3．配重80.40吨

4．A形架，走道，辅助小车

a．A形架前部（TC—41171）20.8吨

b．A形架后部（TC—41172）6.23吨

c．A形架，前走道6.12吨

d．A形架，后走道1.80吨

e．辅助小车2.70吨

5．托台和走道

a．托台36.30吨

b。

托台走道8.00吨

7。

旋转支承座（TC—42175）7.50吨

8．塔节（含梯子和平台）30.30吨

9．动力房27.20吨

1）塔机基础预埋及砼浇筑

①基础螺栓及预埋环拼装（在拼装场进行）；

②基础开挖、填搪；

③吊装基础螺栓预埋环总成，垫楔决找平，并用钢筋焊接固定；

④布孔钢筋、浇二期砼。

2）基础节安装

①吊装基6出节，套入基础螺栓、找平；

②浇筑二期砼；

③灌注CHOCDFASTGRAY树脂垫层；

④紧固螺母，扭矩4000N．m

3）塔节的安装

①吊装1#塔节，用ROTEC专用液力张紧器拧紧1#塔节与基础节问的连接螺栓，拧紧压力8000psi

②待托台，回转平台、机器房等完毕后，吊装2#塔节套入回转平台；与1#塔节连接紧固

③待A形架，起重臂和平衡臂，起重系统，液压系统安装完成后，顶升2#塔节

④用辅助小车吊装3#至10#塔节，顶升（顶升过程详见8）

4）托台及回转平台的安装

①1#塔节安装完毕后，吊装托台总成套入1#塔节，插托台销销接托台

②吊装回平台与托台连接

③安装平台支架及机器房支架

④吊装机器房

⑤安装平台走道

5）A形架的安装

①拼装A形架前架及走道、爬梯

②吊装A形架前架

③拼装A形架后架及走道、爬梯

④吊装A形架后架

⑤吊装A形架前、后架间的连接撑杆

⑥吊装A形架顶部的走道，爬梯

6）起重臂及平衡臂的安装

①安装起重臂内段

A将导向滚轮连接焊件及扣绳滑轮安装到起重臂支撑段

B连接起重臂铰接段和段，安装内下弦杆导轨起吊总成，并用销轴将铰接段铰接在回转平台上，使支撑段着地（如图3）

C组装内下弦杆，并吊装将其销接在A形架顶部

D将内下弦杆下段放于内下弦杆导轨上

E将钢丝绳上端系亍内下弦杆第四节轴上，一端绕过导轮滚子和扣绳滑轮

F向上拉钢丝绳，抬起起重臂内段，将内下弦杆下端销于内段上

②装平衡臂（见图4，5、6）

A连接平衡臂铰接段和支撑段

B将后弦杆第一节销接在A形架上，第2、3，4段总成销接在装配好的平衡臂上

C起吊平衡臂总成，将平衡臂铰接段销接于塔机平台上，放下平衡臂，使其支撑段着地；

D提起平衡臂，将后弦杆第一段与第二段销接完成后，下放至水平

E安装平衡臂平台及走道，安装主小车总成

F吊装二决配重决

③安装起重臂外段

A将导向滚轮及扣绳滑轮装配到起重臂外段

B联接起重臂外段及尖部

C吊装拼装好的起重臂外段，与支撑段铰接，然后使尖部支地

④准备内上弦杆（图7）

⑤安装内支撑杆及准备外弦杆（图8、9）