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這是液壓輔助元件ppt,包括了蓄能器,過濾器,油箱,熱交換器,壓力表及壓力表開關(guān),管件,密封元件等內(nèi)容,歡迎點(diǎn)擊下載。
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第6章 液壓輔助元件 6.1 蓄能器 6.2 過濾器 6.3 油箱 6.4 熱交換器 6.5 壓力表及壓力表開關(guān) 6.6 管件 6.7 密封元件 6.1 蓄能器 6.1.1 蓄能器的分類和功用 1.蓄能器的分類 蓄能器有重錘式、彈簧式和充氣式三類,常用的是充氣式蓄能器。 充氣式蓄能器利用壓縮氣體儲存能量。為安全考慮,所充氣體一般為氮?dú)。按蓄能器的結(jié)構(gòu)又可分為直接接觸式和隔離式兩類。隔離式又分為活塞式和氣囊式兩種。在此主要介紹活塞式及氣囊式兩種蓄能器。 (1)活塞式蓄能器 活塞式蓄能器是一種隔離式蓄能器,如圖6-1。這種蓄能器結(jié)構(gòu)簡單,易安裝維修方便;但活塞的密封問題不能完全解決,有壓氣體容易漏入液壓系統(tǒng)中,而且由于活塞的慣性和密封件的摩擦力,使活塞動作不夠靈敏。 6.1 蓄能器 (2)氣囊式蓄能器 圖6-2 (a)所示為NXQ型皮囊拆合式蓄能器。它由限位閥1、皮囊2、殼體3、充氣閥4等組成,工作壓力為3.5~35MPa,容量范圍為0.6~200L,溫度適用范圍為-10℃~65℃。 2.蓄能器的功用 (1)作輔助動力源 可節(jié)省能源,降低溫升。另一方面,在有些特殊的場合為防止停電或驅(qū)動液壓泵的原動力發(fā)生故障,蓄能器可作應(yīng)急能源短期使用。 (2)保壓和補(bǔ)充泄漏 當(dāng)液壓系統(tǒng)要求較長時(shí)間內(nèi)保壓時(shí),可采用蓄能器,補(bǔ)充其泄漏,使系統(tǒng)壓力保持在一定范圍內(nèi)。 6.1 蓄能器 (3)緩和沖擊壓力 當(dāng)閥門突然開啟或閉合時(shí),可能在液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生沖擊壓力,在產(chǎn)生沖擊壓力的部位加接蓄能器,可使沖擊壓力得到緩和。 (4)吸收脈動壓力 泵的輸出口并接一蓄能器,可使泵的流量脈動以及因之而引起的壓力脈動減小。 6.1.2 蓄能器的使用和安裝 1)氣囊式蓄能器安裝時(shí),應(yīng)將油口垂直朝下。 2)裝在管路上的蓄能器必須用支架固定。 3)蓄能器與管路系統(tǒng)之間應(yīng)安裝截止閥,這便于在系統(tǒng)長期停止工作以及充氣或檢修時(shí),將蓄能器與主油路切斷。 6.1 蓄能器 (4)蓄能器是壓力容器,搬運(yùn)和裝拆時(shí)應(yīng)先排除內(nèi)部的氣體,工作中要注意安全。 (5)用于吸收液壓沖擊和脈動壓力的蓄能器,應(yīng)盡可能裝在振源附近,并便于檢修。 (6)蓄能器與液壓泵之間應(yīng)設(shè)單向閥,以防止液壓泵停轉(zhuǎn)時(shí)蓄能器內(nèi)的壓力油倒流。 6.2 過濾器 6.2.1 過濾器的主要性能指標(biāo) 1.過濾精度 它表示過濾器對各種不同尺寸的污染顆粒的濾除能力,用絕對過濾精度、過濾比和過濾效率等指標(biāo)來評定。 絕對過濾精度是指通過濾芯濾過的最大堅(jiān)硬球狀顆粒的尺寸(y)。過濾比(βx值)是指濾油器上游油液單位容積中大于某給定尺寸的顆粒數(shù)與下游油液單位容積中大于同一尺寸的顆粒數(shù)之比,即對于某一尺寸x的顆粒來說,其過濾比βx的表達(dá)式為 式Nu—上游油液中大于某一尺寸x的顆粒濃度; Nd—下游油液中大于同一尺寸x的顆粒濃度。 6.2 過濾器 一般要求系統(tǒng)的過濾精度要小于運(yùn)動副間隙的一半。此外,壓力越高,對過濾精度要求越高。其推薦值見表6-1。 過濾效率Ec可以通過下式由過濾比βx直接換算出來: 2.壓降特性 液壓回路中的濾油器對油液流動來說是一種阻力,因而油液通過濾芯時(shí)必然要出現(xiàn)壓力降。 濾芯所允許的最大壓力降,應(yīng)以不致使濾芯元件發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞為原則。在高壓系統(tǒng)中,濾芯在穩(wěn)定狀態(tài)下工作時(shí)承受到的僅僅是它那里的壓力降,這就是為什么紙質(zhì)濾芯亦能在高壓系統(tǒng)中使用的道理。油液流經(jīng)濾芯時(shí)的壓力降,大部分是通過試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)公式來確定的。 6.2 過濾器 3.納垢容量 這是指濾油器在壓力降達(dá)到其規(guī)定限值之前可以濾除并容納的污染物數(shù)量。這項(xiàng)性能指標(biāo)可以用多次通過性試驗(yàn)來確定。濾油器的納垢容量越大,使用壽命越長,所以它是反映濾油器壽命的重要指標(biāo)。 濾油器過濾面積A的表達(dá)式為 式中q濾油器的額定流量,L/min;μ—油液的黍占度,Pa·s; Δp—壓力降,Pa; a濾油器單位面積通過能力,L/cm2,由實(shí)驗(yàn)確定。 6.2 過濾器 6.2.2 過濾器的類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 過濾器按過濾精度來分可分為粗過濾器和精過濾器兩大類;按濾芯的結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)式、線隙式、磁性、燒結(jié)式和紙質(zhì)等;按過濾的方式可分為表面型、深度型和中間型過濾器,見表6-2,下面將分別敘述。 1.表面型過濾器 整個(gè)過濾作用是由一個(gè)幾何面來實(shí)現(xiàn)的。濾下的污染雜質(zhì)被截留在濾芯元件靠油液上游的一面。在這里,濾芯材料具有均勻的標(biāo)定小孔,可以濾除比小孔尺寸大的雜質(zhì)。由于污染雜質(zhì)積聚在濾芯表面上,因此它很容易被阻塞住。編網(wǎng)式濾芯、線隙式濾芯屬于這種類型。 6.2 過濾器 2.深度型過濾器 這種濾芯材料為多孔可透性材料,內(nèi)部具有曲拆遷回的通道。大于表面孔徑的雜質(zhì)直接被截留在外表面,較小的污染雜質(zhì)進(jìn)入濾材內(nèi)部,撞到通道壁上,由于吸附作用而得到濾除。濾材內(nèi)部曲拆的通道也有利于污染雜質(zhì)的沉積。 3.中間型過濾器 中間型過濾器的過濾方式介于上述兩者之間,如采用有一定厚度0.35~0.75mm的微孔濾紙制成的濾芯的紙質(zhì)過濾器。它的過濾精度比較高,一般約為10~20μm,高精度的可達(dá)1μm左右。這種過濾器的過濾精度適用于一般的高壓液壓系統(tǒng),它是當(dāng)前在中高壓液壓系統(tǒng)中使用最為普遍的精過濾器。 6.2 過濾器 6.2.3 選用和安裝 1.選用 過濾器按其過濾精度(濾去雜質(zhì)的顆粒大小)的不同,有粗過濾器、普通過濾器、精密過濾器和特精過濾器四種。它們分別能濾去大于100μm , 10~100μm , 5~10μm和1~5μm大小的雜質(zhì)。 選用濾油器時(shí),要考慮下列幾點(diǎn): (1)過濾精度應(yīng)滿足預(yù)定要求。 (2)能在較長時(shí)間內(nèi)保持足夠的通流能力。 (3)濾芯具有足夠的強(qiáng)度,不因液壓的作用而損壞。 (4)濾芯抗腐蝕性能好,能在規(guī)定的溫度下持久地工作。 (5)濾芯清洗或更換簡便。 6.2 過濾器 因此,濾油器應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求,按過濾精度、通流能力、工作壓力、油液黏度、工作溫度等條件選定其型號。 2.安裝 濾油器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置通常有以下幾種: (1)安裝在泵的吸油口處 (2)安裝在泵的出口油路上 (3)安裝在系統(tǒng)的回油路上 (4)安裝在系統(tǒng)分支油路上。 (5)單獨(dú)過濾系統(tǒng)。 大型液壓系統(tǒng)可專設(shè)一液壓泵和過濾器組成獨(dú)立過濾回路。 6.3 油箱 6.3.1 油箱的功用和種類 1.油箱的功用 油箱的功用是儲存液壓系統(tǒng)所需足夠的油液(液壓液)、散發(fā)油液中的熱量、沉淀油液中的污染物和釋放溶入油液中的氣體。 2.油箱的種類 油箱可分為開式油箱和閉式油箱。開式郵箱通過空氣過濾器與大氣連通,油箱中的液體受到大氣壓的作用,一般固定作業(yè)和行走作業(yè)機(jī)械均采用開式油箱;閉式油箱完全與大氣隔絕,箱體內(nèi)設(shè)置氣囊或者彈簧活塞對箱中油液施加一定壓力,閉式油箱適用于水下作業(yè)機(jī)械或海拔較高地區(qū)及飛行器的液壓系統(tǒng)中。 油箱的典型結(jié)構(gòu)如圖6-3所示。 6.3 油箱 6.3.2 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)油箱的有效容積(油面高度為油箱高度80%時(shí)的容積)應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱、散熱平衡的原則來計(jì)算。但對于一般情況來說,油箱的有效容積可以按液壓泵的額定流量qn(L/min)估計(jì)出來。 (2)吸油管和回油管應(yīng)盡量相距遠(yuǎn)些。隔板高度最好為箱內(nèi)油面高度的3/4。吸油管入口處要裝粗濾油器。精濾油器與回油管管端在油面最低時(shí)仍應(yīng)沒在油中,防止吸油時(shí)卷吸空氣或回油沖入油箱時(shí)攪動油面而混入氣泡;赜凸芄芏艘诵鼻450,以增大出油口截面積,減慢出口處油流速度,此外,應(yīng)使回油管斜切口面對箱壁,以利于油液散熱。 管端與箱底、箱壁間距離均不宜小于管徑的3倍。粗濾油器距箱底不應(yīng)小于20mm。 6.3 油箱 (3)為了防止油液污染,油箱上各蓋板、管口處都要妥善密封。注油器上要加濾油網(wǎng)。空氣濾清器的容量至少應(yīng)為液壓泵額定流量的2倍。油箱內(nèi)回油集中部分及清污口附近宜裝設(shè)一些磁性塊,以去除油液中的鐵屑和帶磁性顆粒。 (4)為了易于散熱和便于對油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng),按GB 3766-1983規(guī)定,箱底離地至少應(yīng)在150 mm以上。箱底應(yīng)適當(dāng)傾斜,在最低部位處設(shè)置堵塞或放油閥,以便排放污油。按照GB 3766-1983規(guī)定,箱體上注油口的近旁必須設(shè)置液位計(jì)。濾油器的安裝位置應(yīng)便于裝拆。箱內(nèi)各處應(yīng)便于清洗。 (5)油箱中如要安裝熱交換器,必須考慮好它的安裝位置,以及測溫、控制等措施。 6.3 油箱 (6)分離式油箱一般用2.5~4mm鋼板焊成。箱壁越薄,散熱越快。有資料建議100L容量的油箱箱壁厚度取1.5mm , 400L以下的取3mm , 400 L以上的取6 mm,箱底厚度大于箱壁,箱蓋厚度應(yīng)為箱壁的4倍。大尺寸油箱要加焊角板、筋條,以增加剛性。當(dāng)液壓泵及其驅(qū)動電機(jī)和其他液壓件都要裝在油箱上時(shí),油箱頂蓋要相應(yīng)地加厚。 (7)油箱內(nèi)壁應(yīng)涂上耐油防銹的涂料。外壁如涂上一層極薄的黑漆(不超過0.025mm厚度),會有很好的輻射冷卻效果。鑄造的油箱內(nèi)壁一般只進(jìn)行噴砂處理,不涂漆。 6.4 熱交換器 液壓系統(tǒng)的工作溫度一般希望保持在30℃~50℃的范圍之內(nèi),最高不超過65℃,最低不低于15℃。液壓系統(tǒng)如依靠自然冷卻仍不能使油溫控制在上述范圍內(nèi)時(shí),就須安裝冷卻器;反之,如環(huán)境溫度太低無法使液壓泵啟動或正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),就須安裝加熱器。 6.4.1 冷卻器 液壓系統(tǒng)中的冷卻器,最簡單的是蛇形管冷卻器(圖6-4),它直接裝在油箱內(nèi),冷卻水從蛇形管內(nèi)部通過,帶走油液中熱量。這種冷卻器結(jié)構(gòu)簡單,但冷卻效率低,耗水量大。 液壓系統(tǒng)中用得較多的冷卻器是強(qiáng)制對流式多管冷卻器(圖6-5)。通過圖6-5可知,多根水管后由出水口1流出。油液在水管外部流動時(shí),它的行進(jìn)路線因冷卻器內(nèi)設(shè)置了隔板而加長,因而增加了熱交換效果。 6.4 熱交換器 近來出現(xiàn)一種翅片管式冷卻器,水管外面增加了許多橫向或縱向的散熱翅片,大大擴(kuò)大了散熱面積和熱交換效果。圖6-6所示為翅片管式冷卻器的一種形式。它是在圓管或橢圓管外嵌套上許多徑向翅片,其散熱面積可達(dá)光滑管的8~10倍。橢圓管的散熱效果一般比圓管更好。 液壓系統(tǒng)亦可以用汽車上的風(fēng)冷式散熱器來進(jìn)行冷卻。這種用風(fēng)扇鼓風(fēng)帶走流入散熱器內(nèi)油液熱量的裝置不需另設(shè)通水管路,結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格低廉,但冷卻效果較水冷式差。 冷卻器一般應(yīng)安放在回油管或低壓管路上,如溢流閥的出口、系統(tǒng)的主回流路上或單獨(dú)的冷卻系統(tǒng)。 冷卻器所造成的壓力損失一般約為0.01~0.1MPa。 6.4 熱交換器 6.4.2 加熱器 液壓系統(tǒng)的加熱一般常采用結(jié)構(gòu)簡單、能按需要自動調(diào)節(jié)最高和最低溫度的電加熱器。這種加熱器的安裝方式是用法蘭盤橫裝在箱壁上,發(fā)熱部分全部浸在油液內(nèi)。加熱器應(yīng)安裝在箱內(nèi)油液流動處,以有利于熱量的交換。由于油液是熱的不良導(dǎo)體,單個(gè)加熱器的功率容量不能太大,以免其周圍油液過度受熱后發(fā)生變質(zhì)現(xiàn)象。 6.5 壓力表及壓力表開關(guān) 6.5.1 壓力表 力表的作用是用于檢測和顯示液壓系統(tǒng)工作壓力的。液壓系統(tǒng)使用的壓力表按功能劃分為普通壓力表、真空壓力表和電接點(diǎn)壓力表。 壓力表用于觀察液壓系統(tǒng)中某一工作點(diǎn)的油液壓力,以便調(diào)整系統(tǒng)的工作壓力。在液壓系統(tǒng)中最常用的是如圖6-7所示的彈簧管式壓力表。 6.5.2 壓力表開關(guān) 壓力表應(yīng)通過阻尼小孔以及壓力表開關(guān)接入壓力管道,以防止系統(tǒng)壓力突變或壓力脈動損壞壓力表。壓力表開關(guān)相當(dāng)于一個(gè)小型截止閥,用于切斷和接通壓力表與油路的通道。壓力表開關(guān)有一點(diǎn)、三點(diǎn)等幾種類型。多點(diǎn)壓力表開關(guān)用一個(gè)壓力表可與幾個(gè)測壓點(diǎn)油路相通,可分時(shí)測出相應(yīng)點(diǎn)的油壓力。 6.6 管件 6.6.1 油管 液壓系統(tǒng)中使用的油管種類很多,有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等,須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來正確選用。油管的特點(diǎn)及其適用范圍如表6-3所示。 油管的規(guī)格尺寸(管道內(nèi)徑和壁厚)可由式(6-5)、式(6-6)算出d, δ后,查閱有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)選定: 式中d—油管內(nèi)徑;q—管內(nèi)流量; v—管中油液的流速;δ—油管壁厚; p—管內(nèi)工作壓力;n—安全系數(shù);σn—管道材料的抗拉強(qiáng)度。 6.6 管件 油管的管徑不宜選得過大,以免使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大;但也不能選得過小,以免使管內(nèi)液體流速加大,系統(tǒng)壓力損失增加或產(chǎn)生振動和噪聲,影響正常工作。 在保證強(qiáng)度的情況下,管壁可盡量選得薄些。薄壁易于彎曲,規(guī)格較多,裝接較易,采用它可減少管系接頭數(shù)目,有助于解決系統(tǒng)泄漏問題。 6.6.2 接頭 管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式連接件。它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各項(xiàng)條件。 6.6 管件 管接頭的種類很多,其規(guī)格品種可查閱有關(guān)手冊。液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見連接方式如表6-4所示。管路旋入端用的連接螺紋采用國家標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋(ZM)和普通細(xì)牙螺紋(M)。 錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封,廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng);細(xì)牙螺紋密封性好,常用于高壓系統(tǒng),但要采用組合墊圈或O形圈進(jìn)行端面密封,有時(shí)也可用紫銅墊圈。 國外對管子材質(zhì)、接頭形式和連接方法上的研究工作從未間斷,最近出現(xiàn)一種用特殊的鎳欽合金制造的管接頭,它能使低溫下受力后發(fā)生的變形在升溫時(shí)消除,這種“熱縮”式的連接已在航空和其他一些加工行業(yè)中得到了應(yīng)用。它能保證在40~ 55 MPa的工作壓力下不出現(xiàn)泄漏。這是一個(gè)十分值得注意的動向。 6.7 密封元件 6.7.1 間隙密封 間隙密封是靠相對運(yùn)動件配合面之間的微小間隙來進(jìn)行密封的,常用于柱塞、活塞或閥的圓柱配合副中,一般在閥芯的外表面開有幾條等距離的均壓槽,它的主要作用是使徑向壓力分布均勻,減少液壓卡緊力,同時(shí)使閥芯在孔中對中性好,以減小間隙的方法來減少泄漏。同時(shí)槽所形成的阻力,對減少泄漏也有一定的作用。均壓槽一般寬0.3~0.5mm,深為0.5~1.0mm。圓柱面配合間隙與直徑大小有關(guān),對于閥芯與閥孔一般取0.005~0.017mm。 這種密封的優(yōu)點(diǎn)是摩擦力小,缺點(diǎn)是磨損后不能自動補(bǔ)償,主要用于直徑較小的圓柱面之間,如液壓泵內(nèi)的柱塞與缸體之間、滑閥的閥芯與閥孔之間的配合。 6.7 密封元件 6.7.2 接觸密封 接觸密封主要指密封件密封,主要包括O形密封圈、唇形密封圈、組合密封圈和回轉(zhuǎn)軸密封裝置。 1. O形密封圈 O形密封圈一般用耐油橡膠制成,其橫截面呈圓形。它具有良好的密封性能,內(nèi)外側(cè)和端面都能起到密封作用,且結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)動件的摩擦阻力小,制造容易,裝拆方便,成本低,在液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 O形密封圈的安裝溝槽,除矩形外,也有V形、燕尾形、半圓形、三角形等,實(shí)際應(yīng)用中可查閱有關(guān)手冊及國家標(biāo)準(zhǔn)。 圖6-8所示為O形密封圈的結(jié)構(gòu)和工作情況。 6.7 密封元件 2.唇形密封圈 唇形密封圈根據(jù)截面的形狀可分為Y形、V形、U形、L形等。其工作原理如圖6-9所示。這種密封作用的特點(diǎn)是能隨著工作壓力的變化自動調(diào)整密封性能,壓力越高則唇邊被壓得越緊,密封性越好;當(dāng)壓力降低時(shí)唇邊壓緊程度也隨之降低,從而減少了摩擦阻力和功率消耗,除此之外,還能自動補(bǔ)償唇邊的磨損,保持密封性能不降低。 目前,液壓缸中普遍使用如圖6-10所示的所謂小Y形密封圈作為活塞和活塞桿的密封。 在高壓和超高壓情況下(壓力大于25 MPa) V形密封圈也有應(yīng)用,V形密封圈的形狀如圖6-11所示。 6.7 密封元件 3.組合密封圈 組合密封圈是由金屬外圈和橡膠內(nèi)圈整體硫化而成。特點(diǎn)是使用方便,密封可靠。 這種組合密封圈的工作原理是:金屬圈保護(hù)橡膠圈并起支承作用,橡膠內(nèi)圈起密封作用。橡膠內(nèi)圈高度和金屬外圈高度之差即為可壓縮量。根據(jù)實(shí)際工作壓力,施加適當(dāng)壓緊力起到密封作用。 圖6-12(a)所示的為O形密封圈與截面為矩形的聚四氟乙烯塑料滑環(huán)組成的組合密封裝置。(b)為由支持環(huán)2和O形圈1組成的軸用組合密封。 組合式密封裝置由于充分發(fā)揮了橡膠密封圈和滑環(huán)(支持環(huán))的長處,因此不僅工作可靠,摩擦力低而穩(wěn)定,而且使用壽命比普通橡膠密封提高近百倍,在工程上的應(yīng)用日益廣泛。 6.7 密封元件 4.回轉(zhuǎn)軸密封裝置 回轉(zhuǎn)軸密封裝置很多。圖6-13所示是一種耐油橡膠制成的回轉(zhuǎn)軸用密封圈。它的內(nèi)部有直角形圓環(huán)鐵骨架支撐著,密封圈的內(nèi)邊圍著一條螺旋彈簧,把內(nèi)邊收緊在軸上來進(jìn)行密封。這種密封圈主要用作液壓泵、液壓馬達(dá)和回轉(zhuǎn)式液壓缸的伸出軸的密封,以防止油液漏到殼體外部。它的工作壓力一般不超過0.1MPa,最大允許線速度為4~8 m/s,須在有潤滑情況下工作。 6.7.3 密封圈使用注意事項(xiàng) (1)在工作壓力和一定的溫度范圍內(nèi),應(yīng)具有良好的密封性能,并隨著壓力的增加能自動提高密封性能。 (2)密封裝置和運(yùn)動件之間的摩擦力要小,摩擦系數(shù)要穩(wěn)定。 圖6-1 活塞式蓄能器 圖6-2 氣囊式蓄能器 表6-1 過濾精度推薦值表 表6-2 常見的過濾器及其特點(diǎn) 圖6-3 油箱 圖6-4 蛇形管冷卻器 圖6-5 多管式冷卻器 圖6-6 翅片管式冷卻器 圖6-7 彈簧管式壓力表 表6-3 液壓系統(tǒng)中使用的油管 表6-4 液壓系統(tǒng)中常用的管接頭 圖6-8 O形密封圈 圖6-9 唇形密封圈的工作原理 圖6-10 小Y形密封圈 圖6-11 V形密封圈 圖6-12 組合式密封裝置 圖6-13 回轉(zhuǎn)軸用密封圈
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