液压与气压传动复习资料 - 图文

液压与气压传动

第一章 流 体 力 学 基 础

第一节： 工作介质

一、液体的粘性

（一） 粘性的物理本质 （二） 液体在外力作用下流动时,由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着力,导致液体分子间相对运动而产生的内摩擦力,这种特性称为粘性，或流动液体流层之间产生内部摩擦阻力的性质 。内摩擦力表达式: Ff = μAdu/dy

牛顿液体内摩擦定律: 液层间的内摩擦力与液层接触面积及液层之间的速度成正比。du/dy变化时,μ值不变的液体液压油均可看作牛顿液体。 静止液体不呈现粘性

1、动力粘度μ：μ=τ·dy/du （N·s/m2）

物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上内摩擦力 2、运动粘度ν：动力粘度与液体密度之比值

公式： ν= μ/ρ （m2/s）单位：m2/s 。单位中只有长度和时间的量纲，类似运动学的量。 三、液体的可压缩性

1、液体的体积压缩系数（液体的压缩率） 定义：体积为V的液体，当压力增大△p时，体积减小△V,则液体在单位压力变化下体积的相对变化量 公式: κ = - 1/△p×△V/V0 物理意义：单位压力所引起液体体积的变化 2、液体的体积弹性模数 定义:液体压缩系数的倒数 公式： K = 1/κ= - △p V /△V 物理意义：表示单位体积相对变化量所需要的压力增量，也即液体抵抗压缩能力的大小。一般认为油液不可压缩（因压缩性很小），计算时取：K =（0.7～1.4）× 103 MPa。若分析动态特性或p变化很大的高压系统，则必须考虑

1、 粘度和压力的关系 ：

∵ p↑，Ff↑，μ↑

∴μ随p↑而↑，压力较小时忽略，50MPa以上影响趋于显著 2、 粘度和温度的关系 ：

∵ 温度↑， Ff ↓，μ↓

∴ 粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的变化较小，即粘温特性较好，常用粘度指数VI来度量，VI 高，说明粘—温特性好。 2、选择液压油粘度 慢速、高压、高温：μ大（以↓△q） 快速、低压、低温：μ小（以 ↓△p） 第二节 液体静力学

静止液体： 指液体内部质点之间没有相对运动，以至于液体整体完全可以象刚体一样做各种运动。

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液体的压力：液体单位面积上所受的法向力，物理学中称压强，液压传动中习惯称为压力 静止液体特性：（1）垂直并指向于承压表面（2）各向压力相等 1、 液体静力学基本方程式p?p0??gh?p0??g(z0?z)

物理意义：静止液体内任何一点具有压力能和位能两种形式，且其总和保持不变，即能量守恒，但两种能量形式之间可以相互转换

绝对压力：以绝对零压为基准所测测压两基准 ；相对压力：以大气压力为基准所测 关系：绝对压力 = 大气压力 + 相对压力 或 相对压力（表压）= 绝对压力 - 大气压力 注 液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力；真空度 = 大气压力 - 绝对压力 1、帕斯卡原理（静压传递原理） 在密闭容器内，液体表面的压力可等值传递到液体内部所有各点p = F / A 。液压系统的工作压力取决于负载，并且随着负载的变化而变化。 第三节 流体动力学 第四节

（一）基本概念：

1、理想液体：既无粘性又不可压缩的液体 定常流动（稳定流动、恒定流动）：流动液体中任一点的p、u和ρ都不随时间而变化的流动 一维流动：液体整个作线形流动

2、流线--流场中的曲线；流管--由任一封闭曲线上的流线所组成的表面；流束--流管内的流线群 3、通流截面：流束中与流线正交的截面，垂直于液体流动方向的截面 A 流量：单位时间内流过某通流截面的液体的体积 q 平均流速：通流截面上各点流速均匀分布（假想） υ ∵ q = V / t = Al / t = Au液压缸的运动速度取决于进入液液压缸的流量，并且随着流量的变化而变化。 （二）连续性方程--质量守恒定律在流体力学中的应用

1、连续性原理 ：理想液体在管道中恒定流动时，根据质量守恒定律，液体在管道内既不能增多，也不能减少，因此在单位时间内流入液体的质量应恒等于流出液体的质量。

2、连续性方程 ：ρ1υ1A1=ρ2υ2A2=q=常数

结论：液体在管道中流动时，流过各个断面的流量是相等的，因而流速和过流断面成反比。 （三）伯努利方程--能量守恒定律在流体力学中的应用

1，能量守恒定律：理想液体在管道中稳定流动时，根据能量守恒定律，同一管道内任一截面上的总能量应该相等。 2p1u12p2u22、理想液体伯努利方程 ?z1???z2??g2g?g2g

物理意义：在密闭管道内作恒定流动的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、位能和动能。在流动过程中，三种能量可以互相转化，但各个过流断面上三种能量之和恒为定值。

3、实际液体伯努利方程 ∵ 实际液体具有粘性 ∴ 液体流动时会产生内摩擦力，从而损耗能量，故应考虑能量损失hw，并考虑动能修正系数α，则： 2p1a1?12p2a2?2?z1???z2??hw

?g2g?g2g

应用伯努利方程时必须注意的问题：

（1） 断面1、2需顺流向选取（否则hw为负值），且应选在缓变的过流断面上。

（2） 断面中心在基准面以上时，z 取正值；反之取负值。通常选取特殊位置水平面作为基准面 4，动量定理：作用在物体上的外力等于物体单位时间内的动量变化量 即 ∑F =dI/dt=d（mv）/dt

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考虑动量修正问题，则有： ∴ ∑F =ρq(β2v2-β1v1)

X向动量方程 ∑Fx = ρqv(β22x-β1v1x)

X向稳态液动力 F'x = -∑Fx = ρqv(β1v1x-β2v2x)

结论： 作用在滑阀阀芯上的稳态液动力总是力图使阀口关闭 第四节 液体流动时的压力损失

∵ 实际液体具有粘性 ∴流动中必有阻力，为克服阻力，须消耗能量，造成能量损失（即压力损失） 分类：沿程压力损失、局部局部损失 （一） 液体的流动状态

层流：液体的流动是分层的，层与层之间互不干扰；湍流：液体的流动不分层，做混杂紊乱流动 判断层流和图湍流：采用雷诺数 圆形管道雷诺数：Re = vd/

过流断面水力直径：dH = 4A/x x--湿周；水力直径大，液流阻力小，通流能力大。 Re Recr为湍流

雷诺数物理意义：液流的惯性力对粘性力的无因次之比 （二） 沿程压力损失（粘性损失）

定义：液体沿等径直管流动时，由于液体的粘性摩擦和质点的相互扰动作用而产生的压力损失。 产生原因 ：外摩擦--液体与管壁间；内摩擦--因粘性，液体分子间摩擦 1、层流时的沿程压力损失（p41，p42）

1）通流截面上的流速分布规律(p41)

结论：液体在圆管中作层流运动时，速度对称于圆管中心线并按抛物线规律分布。 2)通过管道的流量 RR?p?2?R4?d42q?dq?2?(R?r)rdr??p???p? 004?l8?l128?l 422??

3）管道内的平均流速

4）沿程压力损失: △pλ=△p = 32μlυ/d2

结论： 液流沿圆管作层流运动时，其沿程压力损失与管长、流速、粘度成正比，而与管径的平方成反比。

64 / Re；实际值

75/Re

??q1?RRd?2?p???p???p?A?R8?l8?l32?l理论值

2、湍流时的沿程压力损失

对于光滑管，当3000

∵ 湍流运动时，△pλ比层流大 ∴ 液压系统中液体在管道内应尽量作层流运动 （三）局部压力损失

定义：液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀滤网等局部装置时,液流会产生旋涡，并发生强烈紊动现象，由此而产生的损失称为局部损失。

产生原因：碰撞、旋涡（突变管、弯管）产生附加摩擦。 附加摩擦--只有紊流时才有，是由于分子作横向运动时产生的摩擦，即速度分布规律改变，造成液体的附加摩擦。 公式：△pξ = ξρ

/2

（四）管路系统的总压力损失

△p = ∑△

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+ ∑△

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第五节 孔口和缝隙流量

概述：孔口和缝隙流量在液压技术中占有很重要的地位，它涉及液压元件的密封性，系统的容积效率，更为重要的是它是设计计算的基础，因此，小孔虽小，缝隙虽窄，但其作用却不可等闲视之，宽度一般在0.1mm以下，直径一般在1mm以内 （五） 孔口流量

孔口分类 : 薄壁小孔： ； 细长小孔：l/d > 4 ； 短孔：0.5 <≤4

短孔、细长孔口流量计算

4?d?p短孔： 02 ?p , Cd = 0.82 ; 细长孔口： q?q ?CdA?128?l

结论： ∵ q ∝ △p 反比于μ ∴ 流量受油温影响较大（T↑ μ↓ q↑） （六） 空穴现象和液压冲击

1空穴现象：液压系统中，由于某种原因（如速度突变），使压力降低而使气泡产生的现象 2液压冲击（水锤、水击）

液压冲击：液压系统中，由于某种原因（如速度急剧变化），引起压力突然急剧上升，形成很高压力峰值的现象。 应搞清的概念：

ρ、压缩性、测压两基准（绝对 相对）、压力表指示压力（实为表压力或相对压力）、理想液体、稳定流动、流量概念、动量方程之结论、层流、紊流概念、△p沿 ，△p局产生原因，小孔类型、缝隙类型。 应记住的公式、概念和结论：

粘度、粘温特性、静力学基本方程及静压两个特性、压力表达式（p=F/A）及结论、液压力公式（F=pA）曲面A受力的计算、速度公式（v=q/A）及结论、连续性方程及结论、伯努利方程及物理意义、雷诺数表达式、薄壁小孔流量公式及特点。

第二、三章 液压泵及液压马达

一、液压泵概念

1、定义：将原动机输入的机械能转换为液体的压力能向系统供油。 2、液压泵基本工作条件（必要条件）：（1）形成密封容积 ；（2）密封容积变化；（3）吸压油口隔开 3、液压泵按结构形式分类: 齿轮式 、叶片式 、柱塞式 二、液压泵性能参数 1、排量和流量 （1） 排量V——在没有泄露的情况下，泵每转一周所排出的液体体积 （2） 理论流量qt——不考虑泄露的情况下，单位时间内 qt=Vn（V是排量n是转速） （3） 实际流量q——指泵工作时实际输出的流量 q = qt-Δq（Δq是泄露流量） 2、功率 理论功率——Pt=Δqpt 输入功率——即泵轴的驱动功率 PI = ωT=2πnT（ω是角速度T是转矩）

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输出功率——

=Δpq

结论：液压传动系统中，液体所具有的功率，即液压功率等于压力和流量的乘积。 3、容积效率——液压泵实际流量与理论流量的比值 ηv = q/qt 机械效率——理论转矩与实际输入转矩之比值

pq??P??Ppqpqt?V?????tVm?tVm??V?m总效率——泵的输出功率与输入功率之比值

PT??Tt?TtPt结论：泵的总效率等于容积效率与机械效率之乘积。 i?m4、效率（液压泵和液压马达）

理论流量 实际流量 理论输入功率 实际输入功率 实际输出功率 理论转矩 实际转矩 理论转矩与实际转矩关系 容积效率 机械效率 总效率

主要性能参数的计算 液压泵 qpt =vp*n qp Pip=Δp*qpt Pip=wTp Pop=qpΔp Tpt Tp Tpt,Tm ηvm=qmt/qm ηmm=Tm/Tmt ηm=ηvm*ηm 三、齿轮泵

齿轮泵分类： 按啮合形式可分为：外啮合、内啮合 1、外啮合齿轮泵的突出问题及解决方法(p72) 2、泄漏主要来自：（1） 径向泄漏 （2） 齿侧泄漏 （3） 端面泄漏（占主要） 3、径向不平衡作用力（看书P72）

径向力的结果：加速轴承磨损，降低轴承寿命，还可能使齿轮轴弯曲，导致齿顶与泵体摩擦加剧，使泵不能正常工作。

4、改善措施：1） 缩小压油口，以减小压力油作用面积。2） 扩大泵体内高压区径向间隙3） 开压力平衡槽，但泄漏量增大，容积效率减小。 困油现象 ：（定义p72好好看看） 消除困油的方法：在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽为彻底消除困油。 5、内啮合齿轮泵：渐开线齿形内啮合齿轮泵和摆线齿轮泵 四、叶片泵

1、叶片泵 ：作用非卸荷式——变量泵 双作用卸荷式 ——定量泵 单作用叶片泵双作用叶片泵的工作原理（p76-77） 限压式变量叶片泵的工作原理和特性(p78) 三、柱塞泵

按柱塞排列方式 :直轴式、斜轴式轴向柱塞泵、径向柱塞泵

柱塞泵共有三对摩擦副：1、柱塞与缸体2、滑履与斜盘3、缸体与配油盘 五、液压缸及液压马达

液压缸:实现直线往复运动的执行元件

液压马达：把液压泵供给的液压能转换为机械能而对负载作功。

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液压缸按其结构可分为：活塞式、柱塞式和伸缩缸

1、活塞式液压缸分类：双杆活塞液压缸 、单杆活塞液压缸

2、柱塞式液压缸（p109-110）定义：在缸体内做相对往复运动的组件是柱塞的液压缸 液压缸的结构

典型结构：缸体组件（缸筒和缸盖）、活塞组件（活塞和活塞杆）、密封件、连接件、缓冲装置、排气装置等。 注：当两个液压马达串联时其转矩T等于单个液压马达的转矩；当两个液压马达并联时其转矩T等于单个液压马达的转矩的2倍

计算题p106页2-4，2-5，p134页3-7,8,9(参考上面的表2-1，仔细独立完成。)

第四章 液压控制元件

1、按用途分 ：１）方向控制阀 ２）压力控制阀 ３）流量控制阀 ４）开关（定值） 2、按控制方式分 ：１）比例阀 ２）伺服阀 ３）数字阀

3、按结构形式分：１）滑阀 ２）锥阀 ３）球阀 ４）转阀 5）射流管阀 4、按安装连接形式分：１）管式连接 ２）板式连接 ３）叠加式连接 ４）插装式连接 工作性能：有压力、流量、压力损失、开启压力、允许背压、最小稳定流量等。

5、按操纵方式分： 1）手动阀 2）机动阀 3）液动阀 4）电动阀 5）电、液动阀 一、方向控制阀

功用：用以控制油液的流动方向或液流的通断。 分类：单向阀、换向阀 一、单向阀

1、单向阀的分类 （普通单向阀、液控单向阀） 2、普通单向阀（逆止阀或止回阀） 功用：只允许油液正向流动，不许反流。

工作原理： 液流从进油口流入时， P1 → P2 液流从出油口流入时， P1 P2不通 开启压力：0.04～0.1MPa 做背压阀：pk=0.2 ～ 0.6 MPa 单向阀的作用：1）安装在泵的出口，防止系统压力对泵的冲击 2）防止系统油液经泵倒流回油箱 3）分隔油路，防止干扰 4）与其它组合，构成复合阀

3、液控单向阀

功用：正向流通，反向受控流通 结构：普通单向阀 + 液控装置

普通型液控单向阀（外泄） 如采用内泄，则一般适用于p1腔压力较低场合 应用：∵ 液控单向阀具有良好的反密封性 ∴ 常用于保压、锁紧回路 二、换向阀

作用：变换阀心在阀体内的相对工作位置，使阀体各油口连通或断开，从而控制执行 元件的换向或启停。

1 换向阀的要求：压力损失小，通口间泄漏小，换向平稳、可靠 2 滑阀式换向阀

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单向阀图6-2 液控单向阀控制活塞 2-推杆 3-锥阀芯 4-弹簧液压与气压传动

分类：

按工作位置数分：二位、三位、四位 位：阀心相对于阀体的工作位置数。 用方格表示，几位即几个方格 按通路数分：二通、三通、四通、五通 通: 阀体对外连接的主要油口数（不包括控制油和泄漏油口）通——↑；不通—— ┴ 、┬ 箭头首尾和堵截符号与一个方格有几个交点即为几通。 按控制方式分：

电磁换向阀 液动换向阀 电液换向阀 机动换向阀 手动换向阀

ABABABABABPTPTPTPTPT 油口有固定方位和含义，P——进油口(左下），T——回油口（右下）,A、B——与执行元件连接的工作油口（左、右上）。

（2） 滑阀的中位机能

滑阀机能：换向阀处于常态位置时，阀中各油口的连通方式，对三位阀即中间位置各油口的连通方式，所以称中位机能。

中位机能：三位换向阀处于中立位置时，阀中各油口的连通方式。

（3） 换向阀的主要性能：工作可靠，压力损失小，内泄漏小，换向时间与复位时间，使用寿命长

二、压力控制阀

作用：控制液压系统压力或利用压力作为信号来控制其它元件动作。 分类：溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器 结构：阀体、阀心、弹簧、调节螺帽等

共同工作原理：利用作用于阀心上的液压力与弹簧力相平衡的原理进行工作。

一、溢流阀

作用： 稳压溢流或安全保护。 分类: 直动式、先导式

1、溢流阀的结构和工作原理 （1） 直动式溢流阀 工作原理： 当阀口处于某一开度x时：pA = k(x0 + x) p—阀进口处压力； x0—弹簧预压缩量；k—弹簧刚度； A—阀芯受力面积。p = k(x0 + x) / A，当x远小于x0时，p基本稳定。弹簧作用力直接与液压力pA平衡，称直动式。 当压力较高时，需要k较大当溢流量变化较大时，x变化也会较大，这时p的波动就会较大。主要原因：一个弹簧承担了“调压”和“复位”两个作用另外当p高，q大，k较大

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先导式溢流阀的结构和工作原理

当溢流阀稳定工作时，主阀芯开度为x，有： pA = p1A + k (x0 + x)

p—阀进口处压力；A—主阀芯受力面积；p1—导阀进口压力；x0—主阀芯复位弹簧预压缩量；k—主阀芯复位弹簧刚度；p = p1 + k (x0 + x) / A

因为经过导阀的溢流量很小所以p1基本稳定；当主阀的溢流量变化较大时，由于 k 较小，所以p的波动较小

下面两个图一定得深入理解，有助于理解溢流阀的真正工作原理

3MPa1.4MPa2MPa4MPa3MPa2MPa题4-5(a) P221题4-4（1）P221 2 溢流阀的主要性能

静态特性：元件或系统在稳定工作状态下的性能其静态特性指标很多，主要是指压力调节范围、压力--流量特性和启闭特性。

（1） 压力调节范围

定义：调压弹簧在规定范围内调节时，系统压力平稳上升或下降最大和最小调定压力差值。

3） 启闭特性

启闭特性：溢流阀从开启到闭合全过程的p-q特性。

∵ 由于阀心移动存在摩擦力 ∴ 开启与闭合时的p-q曲线不重合，闭合压力指阀口完全关闭时的压力，用pk表示，在相同溢流量下，pc > pk 闭合比：pk 与 pT 之比，

一般规定： 开启比应不小于90%，闭合比应不小于85%，其静态特性较好。

3 、溢流阀应用举例

（1） 为定量泵系统溢流稳压和定量泵、节流阀并联，阀口常开。

（2） 变量泵系统提供过载保护和变量泵组合，正常工作时阀口关闭，过载时打

开，起安全保护作用，故又称安全阀。 （3） 实现远程调压 p远程 < p主调

（4） 系统卸荷和多级调压 和二位二通阀组合（先导式）

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（5） 形成背压 二、减压阀

功用：降低系统某一支路的油液压力，使同一系统有两个或多个不同压力 分类：直动式、先导式* 、定值减压阀、定差减压阀、定比减压阀

减压原理：利用油液在某个地方的压力损失，使出口压力低于进口压力，并保持恒定，故又称定值减压阀。 1 减压阀的结构和工作原理 （1）定值减压阀

减压原理： 利用油液在某个地方的压力损失，使出口压力低于进口压力，并保持恒定，故称定值减压阀。

直动式减压阀 先导式减压阀

2） 先导式减压阀

工作原理：p2 < pt时，先导阀关闭，主阀下位，q最大，不减压。p2 > pt时，先导阀打开，主阀两端产生压差，当△P < F软t时，同上； 当△P > F软t时，主阀阀心上移，q↓，p2↓；调节调压弹簧，改变硬弹簧力，即可改变出口压力。

特点： 在减压阀出口油液不再流动时，由于先导阀卸油仍未停止，减压口仍有油液流动，阀就处于工作状态，出口压力也就保持调定压力不变

减压阀与溢流阀比较 溢流阀 保持进口压力不变 内部卸油 阀口常闭 阀心二凸肩 一般并联于系统 （2） 定差减压阀 （3） 定比减压阀

三、 顺序阀

1、功用：利用液压系统压力变化来控制油路的通断，从而实现多个液压元件按一定的顺序动作 2、分类： 1、按结构形式 ： 直动式、 先导式 2、按控制油来源： 内控式 、外控式 3、按泄漏方式：内卸式、外卸式 3、顺序阀的结构和工作原理 （1) 直动式顺序阀

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减压阀 出口压力不变 外部卸油 阀口常开 阀心三凸肩 一般串联于系统 液压与气压传动

工作原理：pA < Ft，阀口关闭，A B；pA > Ft, 阀口打开，A B，下一个执行元件动作。调节调压螺钉，改变弹簧力，即可改变开启压力。 （2） 先导式顺序阀

组成：均同于先导式溢流阀，只是顺序

工作原理： 阀出口通压力油，必须专门设置一泄漏油口以使其正常工作。

4、顺序阀的应用（1） 顺序动作回路 工作原理：压力油首先进入I缸，实现顺序动作1，到位后，压力升高，顺序阀打开，II缸动作，实现顺序动作2；

（2） 卸荷阀工作原理：快速轻载时，双泵同时向系统供油；慢速重载时，小泵供油，大泵卸荷

溢流阀、减压阀、顺序阀比较表 控制压力 溢流阀 从阀的进油端引压力油去实现控制 连接溢流阀的油路与主油路并联；阀出口直通油箱 泄漏由内部回油 减压阀 从阀的出油端引压力油去实现控制 串联在减压油路上，出口油到减压部分去工作 顺序阀 从进油端引或外部油源引压力油构成内控或外控式 当作为卸荷或平衡使用时，出口通油箱；当顺序控制时，出口到工作系统。 连接方式 泄漏的回油方式 阀芯状态 外泄回油（设置外泄口） 外泄回油，当卸荷阀使用时内泄回油 原始状态阀口关闭，工作过程阀口常开。 原始状态阀口关闭，当安全阀原始状态阀口开启，工用，阀口是常闭状态；当溢流阀、作过程阀口是微开状背压阀用，阀口是常开状态。 态。 安全作用；稳压溢流作用；背压作用；卸荷作用。 减压、稳压作用 作用 顺序控制作用；卸荷作用；平衡（限速）作用；背压作用 三、流量控制阀

功用：通过改变阀口过流面积来调节输出流量，从而控制执行元件的运动速度。 分类：节流阀、调速阀、温度补偿调速阀、分流集流阀 一、节流阀

1、节流阀的工作原理

结构： 阀体、阀心、弹簧、调节手轮等。

工作原理：调节手轮，阀心轴向移动，A变化，q变化

特点： ∵ 进口压力油通过弹簧腔径向小孔和阀体的斜孔同时作用在阀心的上下两端 ∴ 即使在高压下，调节阀口比较方便。

2 节流阀的流量特性和影响稳定的因素 （1） 节流阀的流量稳定性

稳定流量：使节流阀能够正常工作（指无断流且流量变化率不大于10%）的最小流量限制值。

qmin轴△， qmin＝30—50 mL/min 薄刃孔，qmin＝10—15 mL/min

（2） 节流口的堵塞

堵塞：当节流阀开度很小时，流量会出现不稳定，甚至断流的现象。 产生原因：油液氧化生成物、胶质沥青质、原有杂质 结果：造成系统执行元件速度不稳定

一般：水力直径越大，越不易阻塞；越小，越容易阻塞

防止堵塞的措施：1、精密过滤油液 2、选择适当压差，△p＝0.2——0.3Mpa

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3） 压差△p

∴流经薄壁孔的流量不受油温变化与温度变化无关。故节流孔大都采用薄壁小孔 二、调速阀

∵q = CdA△pm F变化，△p变化 ，即使A = C ，q仍变化。∴ v稳定性要求较高时，用调速阀

1、调速阀的工作原理

组成：定差减压阀与节流阀串联而成,用来调节通过的流量自动补偿负载变化的影响，使△p节= C，消除负载变化对流量的影响。 ↓

特点：调速阀中装有一行程限位器，其作用如下当调速阀不工作时，减压阀阀口最大，重新启动时，瞬时流量很大，出现启动冲击，降低加工质量，甚至损坏机件。故有的调速阀装有可调的行程限位器，新开发的产品中，在减压阀无弹簧腔通压力油，也可起到上述作用。

∵ 调速阀虽然解决了负载变化对流量的影响，但温度变化对流量仍有影响。

第六章 液压基本回路

一、分类：

1、方向控制回路：控制执行元件运动方向； 2、压力控制回路：控制系统或某支路压力； 3、速度控制回路：控制执行元件运动速度； 4、多缸运动回路：控制多缸运动。

二、基本回路举例（由于回路较多，此处仅列举部分常见基本回路，详情可查阅课本相关章节） 1、方向控制回路

作用：利用各种方向阀来控制流体的通断和变向，以便使执行元件启动、停止和换向。 1.1液压缸换向回路 组成：换向阀

工作过程：1YA通电时，活塞右移；2YA通电时，活塞左移；换向阀中位时，缸停止，泵卸荷

2.压力控制回路

作用：利用压力控制阀来控制系统整体或系统某一部分压力。包括调压回路、减压回路、增压回路、保压回路、卸荷回路、平衡回路、释压回路等多种回路。 2.1调压回路

作用：使系统整体或某一部分的压力保持恒定，或不超过某个数值。 单级液压调压回路 组成：溢流阀

工作原理：节阀调速时，溢流阀稳压溢流，调节泵压。

2.3减压回路

作用：使系统中某一部分具有较低的稳定压力 组成：并联一个减压阀3

减压阀的调压范围：0.5MPa < p3< p2－0.5MPa

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右图为减压回路 2.4保压回路

功用：执行元件在工作循环的某一阶 段内，需要保持一定压力。 种类：用蓄能器保压、用液压泵保压 、用液控单向阀保压

2.4.1蓄能器保压 右图为：蓄能器保压 主换向阀左位工作：油液→缸左腔+蓄能器→缸右移进行加紧；工作部件停止后：p↑→压力继电器发信号→3YA通电 →泵卸荷+蓄能器补充泄漏以保持压力

2.5卸荷回路

功用：使液压泵在接近零压的工况下运转， 以减少功率损失和系统发热，延长液压泵

和电动机的使用寿命

类型：用电磁溢流阀卸荷、 用三位换向阀卸 荷。

2.5.1 电磁溢流阀卸荷 上图为：卸荷回路 工作原理： 电磁溢流阀中的二位二通电磁换向阀得电时，溢流阀的远程控制口接油箱，溢流阀打开溢流，液压泵在低压下（接近零压）卸荷

3、速度控制回路（重点！）

功用：改变执行元件的运动速度

分类：调速回路、快速回路和速度换接回路

调速原理：液压缸：v =q/A 液压马达：n =q/V由上两式知：改变q、V、A，皆可改变

v或n，一般A是不可改变的。液压缸改变q，即可改变v。液压马达既可改变q，又 进口节流阀调速回路 可改变V。

3.1节流式调速回路

组成：定量泵、流量阀等

工作原理：通过改变流量控制阀阀口的通流面积来控制流进或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。 1、进口节流阀调速回路

节流阀串联在泵与执行元件之间的进油路上。它由定量泵、溢流阀、节流阀及

液压缸（或液压马达）组成。 2、 旁路节流阀调速回路

组成：将节流阀装在与执行元件并联的支路上，即与缸并联， 溢流阀做安全阀。

3、调速阀节流调速回路 特点：节流阀调速回路速度平稳性差的根本原因是采用了节流阀。

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液压与气压传动

3、 用调速阀代替节流阀节流调速回路中的节流阀，便构成了进口、出口和旁路调速阀调速回路。

旁路节流阀调速回路 调速阀节流调速回路

节流调速回路由于存在着节流损失和溢流损失，回路效率低，发热 量大，因此，只用于小功率调速系统。

3.2容积调速回路

在大功率调速系统中，多采用回路效率高的容积式调速回路。容积式调速回路是通过改变变量泵或变量马达排量来调节执行元件的运动速度

1、变量泵—定量马达容积调速回路

调速原理：变量泵―定量马达容积调速回路由补油泵1、溢流阀2、单向阀3、变量泵4、安全阀5和定量马达6等组成。改变变量泵的排量Vp ，即可以调节定量马达的转速nm 。安全阀用来限定回路的最高压力，起过载保护作用。补油泵用以补充由泄漏等因素造成的变量泵吸油流量的不足部分。溢流阀调定补油泵的输出压力，并将其多余的流量溢回油箱

2、变量泵—变量马达容积调速回路 变量泵—定量马达 变量泵—变量马达 调速原理：

回路由变量泵、变量马达、安全阀和补油装置等组成。实际该回路是变量泵—定量马达和定量泵—变量马达回路的组合 3、泵—缸开式容积调速回路

调速原理：泵-缸容积调速开式回路由变量泵、液压缸和起安全作用的溢流阀组成。通过改变液压泵的排量Vp ，可调节液压缸的运动速度?

【鉴于本章老师已布置作业，故在此未涉及习题。请同学们结合老师布置作业复习（作业中的计算题很用可能考到！）本章应为重点复习章节】

泵—缸开式容积调速回路

第七章 系统分析与计算

YT4543型动力滑台

一．系统元件组成： 1——限压式变量叶片泵 2、7、13——单向阀

3——三位五通液动换向阀 4——三位四通电磁换向阀

3与4合称三位五通电液动换向阀 5——溢流阀 6——液控顺序阀 8、9——调速阀

10——二位二通电磁换向阀

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液压与气压传动

11——二位二通机动换向阀 12——压力继电器 二．速度控制回路

1、调速回路：容积节流调速回路，速度稳定性好，功率损失不大； 2、快速运动回路：限压式变量泵+差动连接 效率高；

3、速度换接回路：快进→工进 行程阀 转换平稳，位置精确一工进→二工进 电磁阀+串联调速阀 安装调节方便

4、换向回路：三位五通电液换向阀 自动化、大流量液体换向、平稳无冲击 5、顺序动作回路：压力继电器 方便可靠 行程开关 灵活方便 6、卸荷回路：三位换向阀中位卸荷、流量卸荷 7、止挡块停留：保证轴向尺寸精度和表面光洁度 三、工作原理

1．快进 1YA（+）→4（左）→3（左）；低压→6关 进油路：1→2→3（左）→11（下）→缸（左） 回油路：缸右→3（左）→7→11（下）→缸（左） 工作循环 电磁铁 行程压力继电 差动连接+泵1供大流量（低压）。 阀 器 1YA 2YA 3YA 2．第一次工进

— 快进 － － － ＋ 行程挡块→11（上）；高压→6打开

进油路：1→2→3（左）→8→10（右）→缸（左） 一工进 ＋ － － ＋ － 回油路：缸（右）→3（左）→6→5→油箱 二工进 ＋ － ＋ ＋ － 泵1供大流量，阀8调速，回油路上有阀6作背压阀。 止挡块停留

＋ － ＋ ＋ ＋

3．第二次工进

— 快退 ＋ － ± ±

行程开关→3YA（+）→10（左）

— 原位停止 － － － －

进油路：1→2→3（左）→8→9→缸（左） 回油路：缸（右）→3（左）→6→5→油箱 4．止挡铁停留

压力增大→压力继电器→时间继器延时液压缸停止，泵流量卸荷（供极小流量补充泄漏） 5．快退 压力继电器（延时后）→2YA（+）、1YA（—）3YA（—）→4（右）→3（右） 进油路：1→2→3（右）→缸（右） 回油路：缸（左）→13→3（右）→油箱 低压→泵1供大流量

6．原位停止： 行程开关→1YA（—）、2YA（—）、3YA（—） 泵1卸荷，液压缸锁紧

液压复习参考题

注意:以下题目仅供参考,考试题目并非全部包含其中

一、填空题

1．液压系统中的压力取决于（ 负载 ），执行元件的运动速度取决于（ 流量 ） 。 2．液压传动装置由（ 动力元件 ）、（ 执行元件 ）、（ 控制元件 ）和（ 辅助元件 ）四部分组

成，其中（ 动力元件 ）和（ 执行元件 ）为能量转换装置。

3． 液体在管道中存在两种流动状态，（ 层流 ）时粘性力起主导作用，（ 紊流 ）时惯性力起主导作用，液体的流动状态可用（ 雷诺数 ）来判断。

4．由于流体具有（ 粘性 ），液流在管道中流动需要损耗一部分能量，它由（ 沿程压力 ） 损失和（ 局部压力 ） 损失两部分组成。

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液压与气压传动

5．通过固定平行平板缝隙的流量与（ 压力差 ）一次方成正比，与（ 缝隙值 ）的三次方成正比，这说明液压元件内的（ 间隙 ）的大小对其泄漏量的影响非常大 。

6． 变量泵是指（ 排量 ）可以改变的液压泵，常见的变量泵有( 单作用叶片泵 )、( 径向柱塞泵 )、( 轴向柱塞泵 )其中 （ 单作用叶片泵 ）和（ 径向柱塞泵 ）是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量，（ 轴向柱塞泵 ） 是通过改变斜盘倾角来实现变量。

7．液压泵的实际流量比理论流量（ 小 ）；而液压马达实际流量比理论流量（ 大 ） 。 8．斜盘式轴向柱塞泵构成吸、压油密闭工作腔的三对运动摩擦副为（ 柱塞与缸体 ）、（ 缸体与配油盘 ） 、（ 滑履与斜盘 ）。

9．外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是（ 吸油 ）腔，位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是（ 压油 ） 腔。

10．为了消除齿轮泵的困油现象，通常在两侧盖板上开 （ 卸荷槽 ） ，使闭死容积由大变少时与（ 压油 ） 腔相通，闭死容积由小变大时与 （ 吸油 ）腔相通。

11．齿轮泵产生泄漏的间隙为（ 端面 ）间隙和（ 径向 ）间隙，此外还存在（ 啮合 ） 间隙，其中（ 端面 ）泄漏占总泄漏量的80%～85%。

12．双作用叶片泵的定子曲线由两段（ 大半径圆弧 ）、两段（ 小半径圆弧 ）及四段（ 过渡曲

线 ）组成，吸、压油窗口位于（ 过渡曲线 ）段。

13．调节限压式变量叶片泵的压力调节螺钉，可以改变泵的压力流量特性曲线上（ 拐点压力 ）的大小，调节最大流量调节螺钉，可以改变（ 泵的最大流量 ） 。

14．溢流阀为（ 进口 ）压力控制，阀口常（ 闭 ），先导阀弹簧腔的泄漏油与阀的出口相通。定值减压阀为（ 出口 ）压力控制，阀口常（ 开 ），先导阀弹簧腔的泄漏油必须（ 单独引回油箱 ）。

15．调速阀是由（ 定差减压阀 ）和节流阀（ 串联 ） 而成，旁通型调速阀是由（ 差压式溢流

阀 ）和节流阀（ 并联 ）而成。

16．两个液压马达主轴刚性连接在一起组成双速换接回路，两马达串联时，其转速为（ 高速 ）；两马达并联时，其转速为（ 低速 ），而输出转矩（ 增加 ）。串联和并联两种情况下回路的输出功率（ 相同 ） 。

17．在变量泵—变量马达调速回路中，为了在低速时有较大的输出转矩、在高速时能提供较大功率，往往在低速段，先将 （ 马达排量 ） 调至最大，用（ 变量泵 ） 调速；在高速段，（ 泵排量 ）为最大，用（ 变量马达 ）调速。

18．顺序动作回路的功用在于使几个执行元件严格按预定顺序动作，按控制方式不同，分为（ 压力 ）控制和（ 行程 ）控制。同步回路的功用是使相同尺寸的执行元件在运动上同步，同步运动分为（ 速度 ）同步和（ 位置 ） 同步两大类。

19.在研究流动液体时，把假设既（ 无粘性 ）又（ 不可压缩 ）的液体称为理想流体。 20.液体流动时，液体中任意点处的压力、流速和密度都不随时间而变化，称为恒定流动。 21、压力控制阀按其用途不同，可分为 溢流阀 、 减压阀 、 顺序阀 和 压力继电器 四种基本形式，其符号各是

。

22、液压系统利用液体的_压力能 来传递动力。

23、在容积调速回路中，定量泵和变量马达式调速回路是恒 功率 调速回路。

24、在采用液控单向阀的双向锁紧回路中，为了保证执行元件的可靠锁紧，三位四通换向阀 应采用 H 型中位机能。

25、流量控制阀在系统中依靠改变阀口的 通流面积 来调节经过阀口的 流量 ，以控制执行元件的 运动速 15 / 18

液压与气压传动

度 ；它分 节流阀 和 调速阀 两种，其符号分别是

、 。

26、调速回路主要有 节流调速回路 、 容积调速回路 、 容积节流调速回路 三种

二、选择题

1．流量连续性方程是（C ）在流体力学中的表达形式，而伯努力方程是（ A ）在流体力学中的表达形式。 （A）能量守恒定律 （B）动量定理 （C）质量守恒定律 （D）其他

2．液体流经薄壁小孔的流量与孔口面积的（ A ）和小孔前后压力差的（ B ）成正比。 （A）一次方 （B）1/2次方 （C）二次方 （D）三次方

3．流经固定平行平板缝隙的流量与缝隙值的（ D ）和缝隙前后压力差的（ A ）成正比。 （A）一次方 （B）1/2次方 （C）二次方 （D）三次方

4．双作用叶片泵具有（ AC ）的结构特点；而单作用叶片泵具有（ BD ）的结构特点。 （A） 作用在转子和定子上的液压径向力平衡 （B） 所有叶片的顶部和底部所受液压力平衡 （C） 不考虑叶片厚度，瞬时流量是均匀的

（D） 改变定子和转子之间的偏心可改变排量

5．一水平放置的双伸出杆液压缸，采用三位四通电磁换向阀，要求阀处于中位时，液压泵卸荷，且液压缸浮动，其中位机能应选用（ D ）；要求阀处于中位时，液压泵卸荷，且液压缸闭锁不动，其中位机能应选用（ B ）。

（A）O型 （B）M型 （C） Y型 （D） H型

6．有两个调整压力分别为5MPa和10MPa的溢流阀串联在液压泵的出口，泵的出口压力为（ C ）；并联在液压泵的出口，泵的出口压力又为（ A ）。

（A） 5MPa （B） 10MPa （C）15MPa （D）20MPa 7．在下 面几种调速回路中，（ BCD ）中的溢流阀是安全阀，（ A ）中的溢流阀是稳压阀。 (A) 定量泵和调速阀的进油节流调速回路 (B) 定量泵和旁通型调速阀的节流调速回路 (C) 定量泵和节流阀的旁路节流调速回路

(D) 定量泵和变量马达的闭式调速回路 8．容积调速回路中，（ B ）的调速方式为恒转矩调节；（ C ）的调节为恒功率调节。 （A）变量泵—变量马达 （B）变量泵—定量马达 （C）定量泵—变量马达

9．已知单活塞杠液压缸的活塞直径D为活塞直径d的两倍，差动连接的快进速度等于非差动连接前进速度的（ D ）；差动连接的快进速度等于快退速度的（C ）。

（A）1倍 （B）2倍 （C）3倍 （D）4倍

10．有两个调整压力分别为5MPa和10MPa的溢流阀串联在液压泵的出口，泵的出口压力为（ C ）；有两个调整压力分别为5MPa和10MPa内控外泄式顺序阀串联在液泵的出口，泵的出口压力为（ B ）。

（A）5Mpa B）10MPa （C）15MPa 11．用同样定量泵，节流阀，溢流阀和液压缸组成下列几种节流调速回路，（ B ）能够承受负值负载，（ C ）的速度刚性最差，而回路效率最高。

（A）进油节流调速回 （B）回油节流调速回路 （C）旁路节流调速回路

12．为保证负载变化时，节流阀的前后压力差不变，是通过节流阀的流量基本不变，往往将节流阀与（ B ）串联组成调速阀，或将节流阀与（ D ）并联组成旁通型调速阀。

（A）减压阀 （B）定差减压阀 （C）溢流阀 （D）差压式溢流阀 13．在定量泵节流调速阀回路中，调速阀可以安放在回路的（ ABC ），而旁通型调速回路只能安放在回路的（ A ）。

（A）进油路 （B）回油路 （C）旁油路

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液压与气压传动

14．液压缸的种类繁多，（ BC ）可作双作用液压缸，而（ A ）只能作单作用液压缸。 （A）柱塞缸 （B）活塞缸 （C）摆动缸 15．下列液压马达中，（ ABC ）为高速马达，（ D ）为低速马达。 （A）齿轮马达 （B）叶片马达 （C）轴向柱塞马达 （D）径向柱塞马达

16．三位四通电液换向阀的液动滑阀为弹簧对中型，其先导电磁换向阀中位必须是（ C ）机能，而液动滑阀为液压对中型，其先导电磁换向阀中位必须是（ D ）机能。

（A）H型 （B）M型 （C）Y型 （D）P型

17．为保证锁紧迅速、准确，采用了双向液压锁的汽车起重机支腿油路的换向阀应选用（ AC ）中位机能；要求采用液控单向阀的压力机保压回路，在保压工况液压泵卸载，其换向阀应选用（ AB ）中位机能。

（A）H型 （B）M型 （C）Y型 （D）D型

18．液压泵单位时间内排出油液的体积称为泵的流量。泵在额定转速和额定压力下的输出流量称为（ C ）；在没有泄漏的情况下，根据泵的几何尺寸计算而得到的流量称为（ B ），它等于排量和转速的乘积。

（A）实际流量 （B）理论流量 （C）额定流量 

19．在实验中或工业生产中，常把零压差下的流量（即负载为零时泵的流量）视为（ B ）；有些液压泵在工作时，每一瞬间的流量各不相同，但在每转中按同一规律重复变化，这就是泵的流量脉动。瞬时流量一般指的是瞬时（ B ）。

（A）实际流量 （B）理论流量 （C）额定流量

20．当限压式变量泵工作压力p>p拐点时，随着负载压力上升，泵的输出流量（ B ）；当恒功率变量泵工作压力p>p拐点时，随着负载压力上升，泵的输出流量（ C ）。

（A）增加 （B）呈线性规律衰减 （C）呈双曲线规律衰减 （D）基本不变 21．在减压回路中，减压阀调定压力为pj ，溢流阀调定压力为py ，主油路暂不工作，二次回路的负载压力为pL。若py>pj>pL，减压阀进、出口压力关系为（ D ）；若py>pL>pj，减压阀进、出口压力关系为（ A ）。

（A）进口压力p1＝py ， 出口压力p2＝pj （B）进口压力p1＝py ， 出口压力p2＝pL

（C）p1＝p2＝pj ，减压阀的进口压力、出口压力、调定压力基本相等

（D）p1＝p2＝pL ，减压阀的进口压力、出口压力与负载压力基本相等

22．当控制阀的开口一定，阀的进、出口压力差Δp<（3～5）ⅹ105Pa时，随着压力差Δp变小，通过节流

阀的流量（ B ）；通过调速阀的流量（ B ）。

（A） 增加 （B）减少 （C）基本不变 （D）无法判断 23．当控制阀的开口一定，阀的进、出口压力相等时，通过节流阀的流量为（A）；通过调速阀的流量为（ A ）。

（A） 0 （B）某调定值 （C）某变值 （D）无法判断

24．在调速阀旁路节流调速回路中，调速阀的节流开口一定，当负载从F1降到F2时，若考虑泵内泄漏变化

因素时液压缸的运动速度v（ A ）；若不考虑泵内泄漏变化的因素时，缸运动速度v可视为（ C ）。 （A）增加 （B）减少 （C）不变 （D）无法判断

25．在定量泵－变量马达的容积调速回路中，如果液压马达所驱动的负载转矩变小，若不考虑泄漏的影响，

试判断马达转速（ C ）；泵的输出功率（ B ）。

（A）增大 （B）减小 （C）基本不变 （D）无法判断

三、名词解释

1． 层流（粘性力起主导作用，液体质点受粘性的约束，不能随意运动，层次分明的流动状态。） 2． 紊流（惯性力起主导作用，高速流动时液体质点间的粘性不再约束质点，完全紊乱的流动状态。） 3． 沿程压力损失（液体在管中流动时因粘性摩擦而产生的损失。）

4． 局部压力损失（液体流经管道的弯头、接头、突然变化的截面以及阀口等处时，液体流速的大小和方向急剧发

生变化，产生漩涡并出现强烈的紊动现象，由此造成的压力损失）

5． 液压卡紧现象（当液体流经圆锥环形间隙时，若阀芯在阀体孔内出现偏心，阀芯可能受到一个液压侧向力的作

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液压与气压传动

用。当液压侧向力足够大时，阀芯将紧贴在阀孔壁面上，产生卡紧现象。）

6．液压冲击（在液压系统中，因某些原因液体压力在一瞬间突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。）

7．气穴现象；气蚀（在液压系统中，若某点处的压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就分离出来，使液体中迅速出现大量气泡，这种现象叫做气穴现象。当气泡随着液流进入高压时，在高压作用下迅速破裂或急剧缩小，又凝结成液体，原来气泡所占据的空间形成了局部真空，周围液体质点以极高速度填补这一空间，质点间相互碰撞而产生局部高压，形成压力冲击。如果这个局部液压冲击作用在零件的金属表面上，使金属表面产生腐蚀。这种因空穴产生的腐蚀称为气蚀。）

8．排量（液压泵每转一转理论上应排出的油液体积；液压马达在没有泄漏的情况下，输出轴旋转一周所需要油液的体积。）

9．变量泵（排量可以改变的液压泵。）

10．困油现象（液压泵工作时，在吸、压油腔之间形成一个闭死容积，该容积的大小随着传动轴的旋转发生变化，导致压力冲击和气蚀的现象称为困油现象。）

11．差动连接（单活塞杆液压缸的左、右两腔同时通压力油的连接方式称为差动连接。） 12．滑阀的中位机能（三位滑阀在中位时各油口的连通方式，它体现了换向阀的控制机能。）

13．溢流阀的压力流量特性（在溢流阀调压弹簧的预压缩量调定以后，阀口开启后溢流阀的进口压力随溢流量的变化而波动的性能称为压力流量特性或启闭特性。）

14．节流阀的刚性（节流阀开口面积A一定时，节流阀前后压力差Δp的变化量与流经阀的流量变化量之比为节流阀的刚性T：T???p。） ?q15．节流调速回路（液压系统采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入执行元件的流量实现调速的回路称为节流调速回路。）

16．容积调速回路（液压系统采用变量泵供油，通过改变泵的排量来改变输入执行元件的流量，从而实现调速的回路称为容积调速回路。） 17．速度刚性 （负载变化时调速回路阻抗速度变化的能力。）kv???FL ?v四、计算题（请大家参考课后习题认真复习O(∩_∩)O~）

五、综合题（见第七章课后习题P313） 2010年5月29日星期六

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