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活塞式液壓缸實(shí)用教案

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1、第1頁/共49頁第一頁,共50頁。液壓缸是液壓系統(tǒng)(xtng)的執(zhí)行元件液壓缸的作用(zuyng)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能第2頁/共49頁第二頁,共50頁。 液壓缸在液壓系統(tǒng)(xtng)中的應(yīng)用升降臺(tái) 壓力機(jī) 假肢(ji zh)第3頁/共49頁第三頁,共50頁。 第一節(jié) 液壓缸的分類和特點(diǎn) 第二節(jié) 液壓缸的結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 液壓缸的設(shè)計(jì)(shj)與計(jì)算 第四節(jié) 液壓缸常見故障分析及排除方法目錄目錄(ml)第4頁/共49頁第四頁,共50頁。按結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)分類: 活塞式(單桿、雙桿、無桿)柱塞式伸縮式按作用方式(fngsh)(fngsh)分類:?jiǎn)巫饔?、雙作用、組合式 第5頁/共49頁第五

2、頁,共50頁。第6頁/共49頁第六頁,共50頁。 活塞式液壓缸 柱塞式液壓缸 擺動(dòng)(bidng)式液壓缸 組合式液壓缸第7頁/共49頁第七頁,共50頁。一、活塞式液壓缸類型(lixng)(lixng):?jiǎn)螚U式、雙桿式、無桿式 (一)單桿活塞(husi)缸 類型(lixng)(lixng):雙作用單桿、單作用單桿、差動(dòng)液壓缸 1 1、雙作用單桿活塞缸 第8頁/共49頁第八頁,共50頁。第9頁/共49頁第九頁,共50頁。工作(gngzu)特點(diǎn): (1 1)雙向進(jìn)油,故稱雙作用(zuyng)(zuyng)式; (2 2)由于(yuy)(yuy)液壓缸兩腔承壓面積不等,當(dāng)p p一定時(shí),往返運(yùn)動(dòng)的出力不

3、等: 222111221211()44Fp Ap ApDpDd222212211211()44Fp Ap ApDdpD第10頁/共49頁第十頁,共50頁。(3 3)由于液壓缸兩腔承壓面積不等,當(dāng)q q一定(ydng)(ydng)時(shí),往返運(yùn)動(dòng)的速度不等: 1214qqvAD22224()qqvADd(4 4)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍約等于活塞(husi)(husi)行程的2 2倍。 職能(zhnng)(zhnng)符號(hào):第11頁/共49頁第十一頁,共50頁。2 2、單作用(zuyng)(zuyng)單桿活塞缸 p,qF,v工作(gngzu)(gngzu)特點(diǎn): (1 1)單向進(jìn)油,故稱單作用式;(2 2)

4、液壓缸的返回依靠(yko)(yko)重力或彈簧力 應(yīng)用:夾緊系統(tǒng)、舉升機(jī)構(gòu)3 3、差動(dòng)液壓缸 差動(dòng)連接:?jiǎn)螚U活塞缸的兩腔同時(shí)通入壓力油,由于兩腔的承壓面積不同,迫使有桿腔的回油重新進(jìn)入油缸的無桿腔,這種連接稱為差動(dòng)連接。差動(dòng)液壓缸:采用差動(dòng)連接的單桿活塞缸。 第12頁/共49頁第十二頁,共50頁。差動(dòng)缸回程時(shí)連接p, qF, v第13頁/共49頁第十三頁,共50頁。工作(gngzu)(gngzu)特點(diǎn): (1 1)是雙作用(zuyng)(zuyng)單桿活塞缸; (2 2)利用兩腔的有效作用(zuyng)(zuyng)面積差進(jìn)行工作; (3 3)差動(dòng)連接時(shí)的速度v v3 3和推力F F3 3:

5、 2314qqvD2231()4qvDd324qvd產(chǎn)生的推力F F3 3: 2222312111()()444Fp AApDpDdpd(4 4)液壓缸返回時(shí)非差動(dòng)連接,欲獲得相等的快進(jìn)快退速度,須滿足: 22211()44qqDdd2Dd第14頁/共49頁第十四頁,共50頁。(二)雙桿活塞(husi)(husi)缸雙桿式活塞缸:活塞兩端都有一根(y n)(y n)直徑相等的活塞桿的液壓缸。根據(jù)(gnj)(gnj)安裝方式:缸筒固定式(實(shí)心雙出桿)、活塞桿固定式(空心雙出桿)兩種。第15頁/共49頁第十五頁,共50頁。工作(gngzu)(gngzu)特點(diǎn):(1 1)當(dāng)分別向左、右腔輸入相同壓力

6、和相同流量的油液時(shí),液壓缸左、右兩個(gè)方向的推力和速度(sd)(sd)相等。221212121()()()4FFppAppDd12224()qqvvADd(2 2)不能實(shí)現(xiàn)(shxin)(shxin)差動(dòng)連接。(3 3)缸體固定時(shí),整個(gè)工作臺(tái)的移動(dòng)范圍約等于活塞有效行程的3 3倍;活塞桿固定時(shí),整個(gè)工作臺(tái)的移動(dòng)范圍約等于液壓缸有效行程的2 2倍。第16頁/共49頁第十六頁,共50頁。(三)無桿活塞(husi)(husi)缸 二、柱塞式液壓缸(柱塞缸) 壓力能壓力能往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)(huzhun)(huzhun)運(yùn)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能械能第17頁/共49頁第十七頁,共50頁。第18頁

7、/共49頁第十八頁,共50頁。柱塞式液壓缸特點(diǎn)(tdin):(1 1)柱塞式液壓缸是單作用液壓缸,即靠液壓力只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),回程要靠自重(當(dāng)液壓缸垂直(chuzh)(chuzh)放置時(shí))或其它外力,因此柱塞缸常成對(duì)使用;(2 2)柱塞運(yùn)動(dòng)時(shí),由缸蓋上的導(dǎo)向套來導(dǎo)向,因此,柱塞和缸筒的內(nèi)壁不接觸,缸筒內(nèi)孔只需粗加工即(3 3)柱塞重量往往比較大,水平放置時(shí)容易因自重而下垂,造成密封件和導(dǎo)向件單邊磨損,故柱塞式液壓缸垂直(chuzh)(chuzh)使用較為有利。通常用于長(zhǎng)行程機(jī)床,如:龍門刨床、導(dǎo)軌磨床、大型(dxng)(dxng)拉床。第19頁/共49頁第十九頁,共50頁。三、擺動(dòng)(bi

8、dng)式液壓缸第20頁/共49頁第二十頁,共50頁。四、組合式液壓缸1、伸縮式液壓缸伸縮(shn su)缸又稱多級(jí)缸,其特點(diǎn)是伸出行程長(zhǎng),縮回尺寸小。第21頁/共49頁第二十一頁,共50頁。結(jié)構(gòu)特點(diǎn):伸縮缸由兩個(gè)或多個(gè)活塞(husi)(husi)缸套裝而成,前一級(jí)活塞(husi)(husi)缸的活塞(husi)(husi)桿內(nèi)孔是后一級(jí)活塞(husi)(husi)缸的缸筒,伸出時(shí)可獲得很長(zhǎng)的工作行程,縮回時(shí)可保持很小的結(jié)構(gòu)尺寸,伸縮缸被廣泛用于起重運(yùn)輸車輛上。類型:?jiǎn)巫饔妙愋停簡(jiǎn)巫饔?zuyng)(zuyng)式如圖式如圖(a) (a) 、雙作用、雙作用(zuyng)(zuyng)式如圖式如

9、圖 (b)(b),前者靠外力回程,后者靠液壓回程。,前者靠外力回程,后者靠液壓回程。工作特點(diǎn):伸縮缸的外伸和縮回動(dòng)作(dngzu)(dngzu)是逐級(jí)進(jìn)行的。 第22頁/共49頁第二十二頁,共50頁。 首先(shuxin)(shuxin)是最大直徑的缸筒開始外伸,直徑最小的末級(jí)最后伸出。 推力一定時(shí),隨著工作級(jí)數(shù)變大,外伸缸筒直徑(zhjng)(zhjng)越來越小,工作油液壓力隨之升高,工作速度變快。 在輸入壓力和流量(liling)(liling)不變前提下,其值為: 2114iiFpD24iiqvD式中: : i i 指 i i 級(jí)活塞缸。 在輸入壓力不變前提下,隨著行程逐級(jí)增大,推力逐

10、漸減小,這種推力的變化正好適合于自動(dòng)裝卸車對(duì)推力的要求。第23頁/共49頁第二十三頁,共50頁。2 2、增壓(zn y)(zn y)液壓缸mAApp2112說明:1.1.增壓缸不是換能元件,輸入、輸出均為壓力(yl)(yl)能;2.2.增壓缸增壓的同時(shí)使輸出的流量減小,其總能量保持不變。第24頁/共49頁第二十四頁,共50頁。增壓液壓缸:使局部油路獲得高壓(goy)(goy),起壓力放大作用,它不是執(zhí)行元件。故又稱為增壓器。 類型(lixng)(lixng):?jiǎn)巫饔谩㈦p作用P0PDd(1 1)單作用(zuyng)(zuyng)增壓缸 第25頁/共49頁第二十五頁,共50頁。工作原理:當(dāng)輸入活塞

11、缸的液體(yt)(yt)壓力為p1p1,活塞直徑為D D,柱塞直徑為d d時(shí),柱塞缸中輸出的液體(yt)(yt)壓力為高壓,其值為: 222122111144DpDpdppKpd式中:K=D2/d2K=D2/d2,稱為增壓比,它代表(dibio)(dibio)其增壓程度。 工作特點(diǎn):不能連續(xù)輸出(shch)(shch)高壓液體;增壓行程短。為連續(xù)的獲得高壓,需采用雙作用增壓缸 。(2 2)雙作用增壓缸第26頁/共49頁第二十六頁,共50頁。3 3、增速缸 增速缸是由活塞缸和柱塞缸復(fù)合而成。增速缸能在不增加泵的流量(liling)(liling)的前提下,提高運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)速度。利用增速缸可實(shí)現(xiàn)

12、快進(jìn)、工進(jìn)和快退的工作循環(huán)。第27頁/共49頁第二十七頁,共50頁。4、齒條(ch tio)活塞缸 如圖所示,齒條活塞缸能將活塞的直線(zhxin)往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第28頁/共49頁第二十八頁,共50頁。D= d 練練 習(xí)習(xí)3 已知一單桿活塞缸,設(shè)液壓油進(jìn)入有桿腔已知一單桿活塞缸,設(shè)液壓油進(jìn)入有桿腔時(shí)的速度為時(shí)的速度為v2,差動(dòng)連接時(shí)的速度為,差動(dòng)連接時(shí)的速度為v3,現(xiàn),現(xiàn)要求要求(yoqi)v3/v2=2時(shí),試求活塞直徑時(shí),試求活塞直徑D和和活塞桿直徑活塞桿直徑d之間的關(guān)系?之間的關(guān)系? 解:解:v2=q/A2=4q/(D2-d2) v3=q/A3=4q/d2 v3/v2=2

13、(D2-d2)/d2=2 第29頁/共49頁第二十九頁,共50頁。一、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)和組成1.1.液壓缸的典型結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)舉例 1耳環(huán) 2螺母 3防塵圈 4.17彈簧擋圈 5套 6.15卡鍵7.14O形密封圈 8.12Y形密封圈 9缸蓋兼導(dǎo)向套 10缸筒11活塞 13耐磨環(huán) 16卡鍵帽 18活塞桿 19襯套 20缸底 第30頁/共49頁第三十頁,共50頁。1活塞桿 2堵頭 3托架 4、17V形密封圈 5、14排氣孔 6、19導(dǎo)向套7O形密封圈 8活塞 9、22錐銷 10缸體 11、20壓板(y bn) 12、21鋼絲環(huán)13、23紙墊 15活塞桿 16、

14、25壓蓋 18、24缸蓋 2.2.液壓缸的組成(z (z chn) chn) 缸筒和缸蓋、活塞(husi)(husi)和活塞(husi)(husi)桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五個(gè)部分。第31頁/共49頁第三十一頁,共50頁。(1)(1)缸筒和缸蓋 工作壓力p p10MPa10MPa時(shí),使用(shyng)(shyng)鑄鐵; 10MPa 10MPa p p20MPa20MPa時(shí),使用(shyng)(shyng)無縫鋼管; p20MPa時(shí),使用時(shí),使用(shyng)鑄鋼或鍛鋼。鑄鋼或鍛鋼。(a)(a)法蘭連接式(b)(b)半環(huán)連接式(c)(c)螺紋連接式(d)(d)拉桿連接式(e)(e)焊接

15、連接式 第32頁/共49頁第三十二頁,共50頁。(2)(2)活塞(husi)(husi)與活塞(husi)(husi)桿 第33頁/共49頁第三十三頁,共50頁。(3)(3)密封(mfng)(mfng)裝置 第34頁/共49頁第三十四頁,共50頁。(4)(4)緩沖(hunchng)(hunchng)裝置 緩沖(hunchng)(hunchng)目的:減小機(jī)械碰撞 緩沖(hunchng)(hunchng)方法: 缸外緩沖回路上設(shè)置減速閥或制動(dòng)閥 缸內(nèi)緩沖(固定節(jié)流緩沖、可變節(jié)流緩沖) 利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)封住活塞和缸蓋之間的部分油液,強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出,以產(chǎn)生很大的阻力,使工作

16、部件受到制動(dòng),逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度,達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。緩沖裝置的工作原理:第35頁/共49頁第三十五頁,共50頁。 固定節(jié)流(ji li)(ji li)緩沖 特點(diǎn):在整個(gè)緩沖行程(xngchng)(xngchng)中節(jié)流口面積固定不變。 可變節(jié)流(ji li)(ji li)緩沖 特點(diǎn):節(jié)流口面積隨緩沖行程增大而減小,緩沖腔內(nèi)的壓力幾乎保持不變。 第36頁/共49頁第三十六頁,共50頁。AjPHvSHPHvAjSH固定:瞬時(shí)緩沖壓力大,易產(chǎn)生液壓沖擊;外力不為0 0時(shí),v v不為0 0,總存在機(jī)械碰撞(pn zhun)(pn zhun)。可變:速度降低慢,不會(huì)引起液壓沖擊;最終速度為

17、0 0,可避免機(jī)械碰撞(pn zhun)(pn zhun)。 (5)(5)排氣裝置 液壓缸在安裝過程中或長(zhǎng)時(shí)間停放重新工作時(shí),液壓缸里和管道系統(tǒng)中會(huì)滲入空氣,為了防止執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行(pxng)(pxng),噪聲和發(fā)熱等不正?,F(xiàn)象,需把缸中和系統(tǒng)中的空氣排出。 第37頁/共49頁第三十七頁,共50頁。第38頁/共49頁第三十八頁,共50頁。 在設(shè)計(jì)液壓缸之前,必須對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析,編制負(fù)在設(shè)計(jì)液壓缸之前,必須對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析,編制負(fù)載圖,選定系統(tǒng)的工作壓力載圖,選定系統(tǒng)的工作壓力( (詳見第九章詳見第九章) ),然后根據(jù)使用要求選擇結(jié),然后根據(jù)使用要求選擇結(jié)構(gòu)類型,按負(fù)載情

18、況、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程構(gòu)類型,按負(fù)載情況、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程(xngchng)(xngchng)等確定其等確定其主要工作尺寸,進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和緩沖驗(yàn)算,最后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要工作尺寸,進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和緩沖驗(yàn)算,最后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。液壓缸的設(shè)計(jì)(shj)內(nèi)容和步驟 (1)(1)選擇液壓缸的類型和各部分結(jié)構(gòu)形式。(2)(2)確定液壓缸的工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸。(3)(3)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的計(jì)算(j sun)(j sun)和校核。(4)(4)導(dǎo)向、密封、防塵、排氣和緩沖等裝置的設(shè)計(jì)。(5)(5)繪制裝配圖、零件圖、編寫設(shè)計(jì)說明書。 第39頁/共49頁第三十九頁,共50頁。1 1、工作壓力的選取(xu

19、nq)(xunq) 根據(jù)液壓缸的實(shí)際工況,計(jì)算出外負(fù)載大小,然后參考下表選取(xunq)(xunq)適當(dāng)?shù)墓ぷ髁Α?液壓缸工作壓力的確定負(fù)載 缸工作壓力 P1( b a r )00. 76070140100140140250180210250320一、液壓缸主要尺寸(ch cun)(ch cun)的確定第40頁/共49頁第四十頁,共50頁。2 2、活塞桿直徑d d與缸筒內(nèi)徑(ni jn)D(ni jn)D的計(jì)算 受拉時(shí): d=(0.3-0.5)D d=(0.3-0.5)D 受壓時(shí): d=(0.5-0.55)D (p15mpa) d=(0.5-0.55)D (p15mpa) d=(0.6-0.7

20、)D (5mpa p17mpa) d=(0.6-0.7)D (5mpa p17mpa) d=0.7D (p17mpa)3 3、液壓缸缸筒壁厚和外徑的計(jì)算 缸筒最薄處壁厚:pyD/2() pyD/2() 缸筒壁厚;DD缸筒內(nèi)徑;pypy缸筒度驗(yàn)壓力(yl)(yl),當(dāng)額定壓Pn160 x105PaPn160 x105Pa時(shí),Py=1.25Pn Py=1.25Pn ;()()缸筒材料許用應(yīng)力。()=b/n()=b/n。第41頁/共49頁第四十一頁,共50頁。5 5、液壓缸缸筒長(zhǎng)度的確定 缸筒長(zhǎng)度根據(jù)所需最大工作(gngzu)(gngzu)行程而定?;钊麠U長(zhǎng)度根據(jù)缸筒長(zhǎng)度而定。對(duì)于工作(gngzu)

21、(gngzu)行程受壓的活塞桿,當(dāng)活塞桿長(zhǎng)度與活塞桿直徑之比大于1515時(shí),應(yīng)按材料力學(xué)有關(guān)公式對(duì)活塞進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。4 4、活塞桿的計(jì)算直徑強(qiáng)度(qingd)(qingd)校核:d4F/()1/2d4F/()1/2dd活塞桿直徑;FF液壓缸的負(fù)載; () ()活塞桿材料許用應(yīng)力,()=b/n()=b/n。第42頁/共49頁第四十二頁,共50頁。1 1、液壓缸的緩沖(hunchng)(hunchng) 液壓缸中使用的緩沖(hunchng)(hunchng)裝置,常見的有環(huán)狀間隙式,節(jié)流口可調(diào)式或外加緩沖(hunchng)(hunchng)回路等。i環(huán)狀間隙式緩沖裝置節(jié)流口可調(diào)式緩沖機(jī)構(gòu)第4

22、3頁/共49頁第四十三頁,共50頁。2 2、液壓缸的排氣 為了排除聚集在液壓缸內(nèi)的空氣,可在缸的兩端(lin dun)(lin dun)最高部位各裝一只排氣塞。排氣塞結(jié)構(gòu)排氣塞結(jié)構(gòu)(jigu)排 氣 塞 結(jié) 構(gòu)第44頁/共49頁第四十四頁,共50頁。第四節(jié)第四節(jié) 液壓缸常見故障分析液壓缸常見故障分析 及排除及排除(pich)(pich)方法方法一、爬行:1、可能的原因空氣混入系統(tǒng)。液壓缸兩端的密封圈壓得太緊或太松?;钊突钊麠U同軸度不好,活塞桿全長(zhǎng)或局部彎曲?;钊麠U兩端的螺母擰得太緊,降低了同軸度。液壓缸內(nèi)孔銹蝕、拉毛(l mo),孔徑因磨損出現(xiàn)腰鼓度、錐度等。液壓缸安裝精度不高,其中心線與導(dǎo)

23、軌不平行。執(zhí)行機(jī)構(gòu)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的接觸面缺乏潤(rùn)滑油,產(chǎn)生干摩擦或半干摩擦。第45頁/共49頁第四十五頁,共50頁。2、排除的方法排除系統(tǒng)內(nèi)的空氣。若沒有排氣裝置,可開動(dòng)液壓系統(tǒng),用最大行程使工作部件快速運(yùn)動(dòng),以排隊(duì)系統(tǒng)內(nèi)的空氣。調(diào)整兩端密封圈,使松緊合適,保證活塞桿能來回用手拉動(dòng),試車時(shí)無泄漏即可。校直活塞桿,修整活塞?;钊麠U兩端螺母不宜擰得太緊,一般用手旋緊即可,以保證活塞桿處于自然(zrn)狀態(tài)。珩磨或研磨修復(fù)液壓缸,然后根據(jù)修磨后的孔徑配活塞。檢查后,重新安裝和校正。調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副的潤(rùn)滑油量,保持適量潤(rùn)滑。第46頁/共49頁第四十六頁,共50頁。二、推力不足或工作速度逐漸下降甚至停止:1、

24、可能的原因液壓缸和活塞配合間隙過大或因密封圈磨損而引起很大間隙,造成活塞兩端高、低壓油互通而速度下降。由于工作時(shí)經(jīng)常用工作行程的某一段,造成液壓缸孔徑局部有腰鼓形,使液壓缸兩端高、低壓油互通?;钊麠U彎曲。液壓缸兩端活塞桿處的密封元件(yunjin)壓得過緊。液壓油中雜質(zhì)過多,使活塞卡信。油溫過高使油液黏度下降,泄漏增加。執(zhí)行件導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良。也有可能因泵供油壓力不足引起。第47頁/共49頁第四十七頁,共50頁。2、排除的方法修復(fù)或更換以達(dá)到配合間隙(jin x)要求,更換密封圈。修復(fù)缸體孔徑,達(dá)到要求后配制活塞。校直活塞桿。適當(dāng)放松壓蓋的緊固螺釘,以不漏油為準(zhǔn)(允許少有滲油)。清洗各部分,過濾或

25、更換液壓油,修理被卡表面。分析發(fā)熱原因并設(shè)法降低發(fā)熱量。調(diào)整潤(rùn)滑油的供應(yīng)量,使?jié)櫥己谩z查泵的吸油和出油情況。第48頁/共49頁第四十八頁,共50頁。謝謝您的觀看(gunkn)!第49頁/共49頁第四十九頁,共50頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)液壓缸。差動(dòng)液壓缸:采用差動(dòng)連接的單桿活塞缸。壓力能往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能。特點(diǎn):節(jié)流口面積隨緩沖行程增大而減小,緩沖腔內(nèi)的壓力幾乎保持不變。()=b/n?;钊麠U長(zhǎng)度根據(jù)缸筒長(zhǎng)度而定。直徑強(qiáng)度校核:d4F/()1/2。修復(fù)或更換(gnhun)以達(dá)到配合間隙要求,更換(gnhun)密封圈。第48頁/共49頁。謝謝您的觀看第五十頁,共50頁。

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