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文檔簡介
1、液壓與氣壓傳動習題解答第1章 液壓傳動概述 、何謂液壓傳動?液壓傳動有哪兩個工作特性? 答:液壓傳動是以液體為工作介質(zhì),把原動機的機械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力能,通過控制元件將具有壓力能的液體送到執(zhí)行機構,由執(zhí)行機構驅(qū)動負載實現(xiàn)所需的運動和動力,把液體的壓力能再轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳈C構所需的機械能,也就是說利用受壓液體來傳遞運動和動力。 液壓傳動的工作特性是液壓系統(tǒng)的工作壓力取決于負載,液壓缸的運動速度取決于流量。 、液壓傳動系統(tǒng)有哪些主要組成部分?各部分的功用是什么? 答:動力裝置:泵,將機械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的裝置。執(zhí)行裝置:缸或馬達,將液體壓力
2、能轉(zhuǎn)換成機械能的裝置。控制裝置:閥,對液體的壓力、流量和流動方向進行控制和調(diào)節(jié)的裝置。輔助裝置:對工作介質(zhì)起到容納、凈化、潤滑、消聲和實現(xiàn)元件間連接等作用的裝置。傳動介質(zhì):液壓油,傳遞能量。 、液壓傳動與機械傳動、電氣傳動相比有哪些優(yōu)缺點? 答:液壓傳動的優(yōu)點:輸出力大,定位精度高、傳動平穩(wěn),使用壽命長。容易實現(xiàn)無級調(diào)速,調(diào)速方便且調(diào)速范圍大。容易實現(xiàn)過載保護和自動控制。機構簡化和操作簡單。 液壓傳動的缺點:傳動效率低,對溫度變化敏感,實現(xiàn)定比傳動困難。出現(xiàn)故障不易診斷。液壓元件制造精度高,油液易泄漏。第章 液壓傳動的基礎知識 1、選用液壓油有哪些基本要求?為保證
3、液壓系統(tǒng)正常運行,選用液壓油要考慮哪些方面? 答:選用液壓油的基本要求:粘溫特性好,壓縮性要小。潤滑性能好,防銹、耐腐蝕性能好。抗泡沫、抗乳化性好??谷夹阅芎谩?選用液壓油時考慮以下幾個方面,按工作機的類型選用。按液壓泵的類型選用。按液壓系統(tǒng)工作壓力選用??紤]液壓系統(tǒng)的環(huán)境溫度??紤]液壓系統(tǒng)的運動速度。選擇合適的液壓油品種。 2、油液污染有何危害?應采取哪些措施防止油液污染? 答:液壓系統(tǒng)中污染物主要有固體顆粒、水、空氣、化學物質(zhì)、微生物等雜物。其中固體顆粒性污垢是引起污染危害的主要原因。1)固體顆粒會使滑動部分磨損加劇、卡死和堵塞,縮短元件的使用壽命;產(chǎn)生振動和噪聲。2)水的侵入加速了液壓油
4、的氧化,并且和添加劑一起作用,產(chǎn)生粘性膠質(zhì),使濾芯堵塞。3)空氣的混入能降低油液的體積彈性模量,引起氣蝕,降低其潤滑性能。4)微生物的生成使油液變質(zhì),降低潤滑性能,加速元件腐蝕。 污染控制貫穿于液壓系統(tǒng)的設計、制造、安裝、使用、維修等各個環(huán)節(jié)。在實際工作中污染控制主要有以下措施:1)油液使用前保持清潔。2)合理選用液壓元件和密封元件,減少污染物侵入的途徑。3)液壓系統(tǒng)在裝配后、運行前保持清潔。4)注意液壓油在工作中保持清潔。5)系統(tǒng)中使用的液壓油應定期檢查、補充、更換。6)控制液壓油的工作溫度,防止過高油溫造成油液氧化變質(zhì)。3、什么是液壓油的粘性和粘溫特性?為什么在選擇液壓油時,應將油液的粘度
5、作為主要的性能指標?答:液體流動時分子間相互牽制的力稱為液體的內(nèi)摩擦力或粘滯力,而液體流動時呈現(xiàn)阻礙液體分子之間相對運動的這種性質(zhì)稱為液體的粘性。 粘溫特性:液體粘度隨溫度變化的性質(zhì)稱為液體的粘溫特性。粘度是液體流動時阻力的度量,它是衡量粘性大小的指標,是液壓油最重要的性質(zhì)。液壓油的粘度大,流動阻力大,流動時壓力損失也大,動作反應變慢,機械效率降低;液壓油粘度小可以降低阻力,提高機械效率,但容易泄漏,造成容積效率降低。因此,粘度是選擇液壓油的重要依據(jù),它的大小關系到液壓系統(tǒng)的正常工作、效率和動作靈敏度等。 4、伯努利方程和連續(xù)性方程的物理意義是什么?在液壓傳動系統(tǒng)中為什么只
6、考慮油液的壓力能? 答:伯努利方程的物理意義:理想液體在重力場作穩(wěn)定流動時,具有壓力能、位能和動能三種形式,它們之間可以相互轉(zhuǎn)化,且總和保持不變。 連續(xù)性方程物理意義:液體在管道中做作穩(wěn)定流動時,管內(nèi)液體的質(zhì)量不會增多也不會減少,因而單位時間內(nèi)液體流經(jīng)管道任意截面的質(zhì)量相等。 液壓傳動中壓力能的數(shù)量級遠遠大于位能和動能的數(shù)量級。 5、液體的流動狀態(tài)有幾種?各自的特點以及判別方法是什么? 答:液壓的流動狀態(tài)有層流和紊流兩種:層流:液體流動呈現(xiàn)層狀,粘性力起主導作用,液體質(zhì)點受粘性的約束,流動時能量損失小。紊流:液體流動呈現(xiàn)混雜狀,慣性力起主導作用
7、,粘性力的制約作用減弱,流動時能量損失大。 流態(tài)用雷諾數(shù)Re來判斷,當ReRec時,為層流;當ReRec時,為紊流。 6、管路中的液壓沖擊是否就是管路中壓力升高?為什么?如何防止液壓沖擊?答:液壓沖擊并不是管路中簡單壓力的升高。 液壓沖擊是指液壓系統(tǒng)中,由于某種原因引起液體局部壓力在瞬間急劇升高,形成很大的壓力峰值的現(xiàn)象。 減小液壓沖擊的主要措施有以下幾點:限制管中液流的流速和運動部件的速度,減少沖擊波的強度。開啟閥門的速度要慢。采用吸收液壓沖擊的能量裝置如蓄能器等。在出現(xiàn)有液壓沖擊的地方,安裝限制壓力的安全閥。適當加大管道內(nèi)徑或采用橡膠軟管。
8、;7、什么是氣穴現(xiàn)象?如何防止? 答:當液體某一點處的絕對壓力降到了相應溫度的飽和蒸氣壓以下時,油液中的空氣就會分離出來,產(chǎn)生大量的氣泡,這種現(xiàn)象稱為氣穴現(xiàn)象。 泵的吸入口、油液流經(jīng)節(jié)流部位、突然啟閉的閥門、帶大慣性負載的液壓缸、液壓馬達在運轉(zhuǎn)中突然停止或換向時等都將產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。 為了防止產(chǎn)生氣穴和氣蝕現(xiàn)象,一般可采用以下的預防措施:減少流經(jīng)節(jié)流口及縫隙前后的壓力差,一般希望節(jié)流口或縫隙前后壓力比小于3.5;正確確定液壓泵吸油管內(nèi)徑,對管內(nèi)液體的流速加以限制,降低液壓泵的吸油高度,盡可能減少吸油管路中的壓力損失;提高管道的密封性能,防止空氣的滲入;提高零件的機械
9、強度和降低零件表面的粗糙度,采用抗腐蝕能力強的金屬材料(如鑄鐵和青銅等),以提高元件的抗氣蝕能力。 8、有200mL的液壓油,密度為900kg/m3,在40時流過恩氏粘度計的時間t1=150s;而200mL的蒸餾水,在20時流過的時間是t2=50s。試計算油液在40時的恩氏粘度、運動粘度、動力粘度各是多少?9、根據(jù)連續(xù)性方程和伯努利方程判別,液體在一個水平放置的管道中流動,不考慮壓力損失,分別流過三個不同面積的截面A1、A2、A3,且A1A3A2,請問通過這三個截面時,流量 q1、q2、q3之間的大小關系是怎樣的?流速v1、v2、v3之間的大小關系又是怎樣的?10、某液壓系統(tǒng),如圖2
10、-18所示,兩液壓缸串聯(lián),缸1的活塞是主運動,缸2的活塞對外克服負載(從動運動)。已知小活塞的面積Al=14cm2,大活塞的面積A2=40cm2,連接兩液壓缸管路的流量q=25Lmin,試求兩液壓缸的運動速度及速比。第3章 液壓泵與液壓馬達 1、舉例說明液壓泵的工作原理。如果油箱完全封閉不與大氣相通,液壓泵是否還能工作? 答:以柱塞泵為例,其工作原理為:隨著偏心輪轉(zhuǎn)動,柱塞與泵體所形成的密封工作容積發(fā)生變化,當工作容積由小變大時,形成真空,油箱油液在大氣壓作用下通過吸油單向閥進入到工作容積。當工作容積由大變小時,油液受擠壓,壓力增大,油液通過排油單向閥進入到液壓系統(tǒng)。偏心輪連續(xù)轉(zhuǎn)動,泵不斷的吸
11、油和排油。 如果開式油箱完全封閉不與大氣相通,就失去利用大氣壓力將油箱的油液強行壓入泵內(nèi)的條件,從而無法完成吸油過程,液壓泵便不能工作了。 2、為什么說液壓泵的工作壓力取決于負載? 答:液壓泵的工作壓力是指液壓泵在工作時建立起來的壓力。 以千斤頂為例,輸出的油液進入液壓系統(tǒng),輸入到工作油缸,油缸頂起重物時克服阻力:重物負載所造成的阻力,管道摩擦阻力,兩種阻力都屬于負載,使系統(tǒng)的液壓油壓力逐漸升高并建立起壓力,直至升高到能克服阻力,于是重物被頂起。所以液壓泵工作壓力取決于負載。3、為什么液壓泵的壓力升高會使流量減少? 答:液壓泵的輸出流量與泵的結構參數(shù)、轉(zhuǎn)速、容積效率有關。由于泵的工作
12、容積的相鄰零件之間存在著間隙,不可避免的產(chǎn)生泄漏,負載越大,壓力越高,泄漏越大,流量減少。 4、什么是液壓泵的實際工作壓力,排量的大小取決于什么? 答:液壓泵的實際工作壓力是指液壓泵在實際工作時建立起來的壓力。液壓泵排量取決于密封可變?nèi)莘e的幾何變化量。不同的泵,因結構參數(shù)不同,所以排量不一樣。 5、齒輪泵的困油現(xiàn)象、徑向力不平衡是怎樣引起的?對其工作有何影響?如何解決? 答:困油現(xiàn)象:為保證齒輪連續(xù)傳動,必須要求前一對輪齒尚未脫開前,后一對輪齒就要進入嚙合,即重疊系數(shù)大于1,因此有一部分液體被困在兩對輪齒、嚙合線及前后端蓋之間形成的密封可變?nèi)?/p>
13、積內(nèi)。 對工作的影響:當密封容積由大變小時,被困在容積內(nèi)的液體受到擠壓,壓力急劇升高。從縫隙強行擠出,這時齒輪和軸承受到很大的徑向力,功率損失增加,磨損加劇。當密封容積由小變大時,剩余的被困液體壓力下降,形成局部真空,使溶解在液體中氣體析出或液體本身汽化形成汽蝕,使泵產(chǎn)生振動和噪聲。 解決措施:為消除困油現(xiàn)象,可以采取一些卸荷措施,使密封容積及時與吸油或壓油腔連通。即在軸套或者是在前后端蓋上開兩個卸荷槽。 徑向力不平衡:齒輪軸上主要受到齒輪嚙合時產(chǎn)生的力和油液壓力產(chǎn)生的徑向液壓力。后者要比前者大得多,對軸承受力起主要作用。從低壓的吸油腔到高壓的壓油腔,壓力沿齒輪旋
14、轉(zhuǎn)方向逐齒遞增,因此齒輪和軸受到徑向不平衡力的作用。 對工作的影響:徑向力不平衡加速了軸承磨損,降低了軸承的壽命,甚至使軸變形,造成齒頂與泵體內(nèi)壁的摩擦等。解決措施:為了解決徑向力不平衡問題,可在齒輪泵的泵體上開均壓槽和減小壓油口尺寸。 6、為什么齒輪泵的齒數(shù)少而模數(shù)大?第四章 液壓缸 1、液壓缸的主要組成部分有哪些?缸固定和桿固定液壓缸其工作臺的最大活動范圍有何差別? 答:液壓缸的主要組成包括缸筒組件、活塞組件、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置等五大部分。 雙桿活塞缸缸固定其工作臺的最大活動范圍約為活塞有效行程的三倍,桿固定
15、其工作臺最大活動范圍約為活塞有效行程的二倍。單桿活塞缸無論是缸固定還是桿固定其工作臺最大活動范圍約為活塞有效行程的兩倍。 2、某液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件為雙桿活塞缸(見圖4-1),液壓缸的工作壓力p=4MPa,活塞直徑為D=80mm,活塞桿直徑d=50mm,工作時進給速度v=0.02m/s。請問液壓缸能克服多大的負載?進入液壓缸的流量為多少?8、第五章 液壓控制閥 1、換向閥有幾種操縱方式? 答:換向閥有五種操縱方式:手動、機動、液動、電磁、電液動。 2、什么是換向閥的中位機能?O、P、Y、M和H型各具有那些特點? 答:換向閥的中位機能:三位換向閥的閥芯在中間位置時,各油口的連通方式及對系統(tǒng)
16、產(chǎn)生的性能稱為換向閥的中位機能。 O型:P、A、B、T四口全封閉,液壓泵不卸荷,液壓缸閉鎖,可用于多個換向閥的并聯(lián)工作; P型:P、A、B口相通,T口封閉,泵與缸兩腔相通,可組成差動回路; Y型:P口封閉,A、B、T三口相通,活塞浮動,在外力作用下可移動,泵不卸荷; M型:P、T口相通,A、B口均封閉,活塞閉鎖不動,泵卸荷,也可用于多個M型換向閥串聯(lián)工作; H型:四口全串通,活塞處于浮動狀態(tài),在外力作用下可移動,泵卸荷。 3、試說明電液動換向閥的組成、特點和適用范圍? 答:電液動換向閥是電磁閥和液動閥的組合,電磁閥起先導作用,以改變液動閥的閥芯位置,液動閥控制主油路換向。 電液動換向閥用較小的
17、電磁鐵來控制較大的液動閥,換向時間可調(diào)。 適用于大流量、換向平穩(wěn)的場合。4、溢流閥、減壓閥和順序閥各起什么作用?在控制方式上、閥芯常態(tài)上、泄漏方式上有和區(qū)別?順序閥能否用作溢流閥使用? 答:順序閥能作溢流閥使用。9、節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量有什么意義? 答:當節(jié)流閥的開口面積很小時,通過節(jié)流閥的流量會出現(xiàn)斷流現(xiàn)象,節(jié)流閥能夠輸出無斷流的最小流量。保證了液壓缸的最小穩(wěn)定速度。 10、調(diào)速閥和節(jié)流閥在結構和性能上有何異同?各適用于什么場合? 答:在結構上,調(diào)速閥是由定差減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)組成的流量控制閥,而節(jié)流閥僅是通過改變閥口通流面積的大小實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的流量控
18、制閥,結構組成上無定差減壓閥。 在性能上,節(jié)流閥受外負載的影響,外負載變化,執(zhí)行元件速度變化;調(diào)速閥不受外負載的影響。通過閥的流量穩(wěn)定,使執(zhí)行元件速度平穩(wěn)。 適用場合:節(jié)流閥用于執(zhí)行元件速度穩(wěn)定要求低調(diào)速系統(tǒng),調(diào)速閥用于執(zhí)行元件速度穩(wěn)定要求高調(diào)速系統(tǒng)。 11、為什么疊加閥獲得了廣泛的應用? 答:疊加閥是在板式閥集成化基礎上發(fā)展起來的一種新型元件。將閥體都做成標準尺寸的長方體,使用時將所用的閥在底板上疊積,然后用螺栓緊固。這種連接方式從根本上消除了閥與閥之間的連接管路,組成的系統(tǒng)更簡單緊湊,配置方便靈活,工作可靠。 11.
19、插裝閥有什么特點?各適用于什么場合? 答:插裝閥是一種較為新型的液壓元件,它的特點是通流能力大,密封性能好,動作靈敏,結構簡單,因此,在大流量系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用。12、 13、電液比例閥有什么特點?適用于什么場合?答:它是一種利用輸入的電氣信號連續(xù)地、按比例地對油液的壓力、流量或方向進行實時控制的閥。它與手動調(diào)節(jié)的普通液壓閥相比,電液比例閥能夠提高液壓系統(tǒng)的參數(shù)控制,它與伺服閥相比,電液比例閥在某些性能方面稍差一些,但它的結構簡單、成本低,因此,廣泛應用于要求對液壓參數(shù)進行連續(xù)控制或程序控制,但對控制精度和動態(tài)特性要求不太高的液壓系統(tǒng)中。 第六章&
20、#160; 液壓輔助裝置 1、蓄能器起什么作用?在執(zhí)行機構附近的蓄能器有什么作用? 答:在液壓系統(tǒng)中,蓄能器的是儲存油液的壓力能。常常用作:輔助動力源和應急能源;減少壓力沖擊與脈動;保持系統(tǒng)壓力。 在執(zhí)行機構附近的蓄能器主要是提高液壓缸的動態(tài)響應速度,常應用在比例或伺服系統(tǒng)。 2、過濾器安裝有那些位置?各起什么作用? 答:1)安裝在液壓泵的吸油管路上。液壓泵的吸油管路上一般安裝網(wǎng)式或線隙式粗過濾器,目的是濾除掉較大顆粒的雜質(zhì),以便保護液壓泵。同時要求過濾器有較小的壓力降和很大的通流能力(
21、通常是液壓泵流量的兩倍以上)。 2)安裝在液壓泵的壓油管路上。這種安裝方式常將過濾器安裝在對雜質(zhì)敏感的調(diào)速閥、伺服閥等元件之前。由于過濾器在高壓下工作,要求濾芯有足夠的強度。為了防止過濾器堵塞,可并聯(lián)一旁通閥或堵塞指示器。 3)安裝在回油管路上。安裝在回油路上的過濾器能使油液在流回油箱之前得到過濾,以控制整個液壓系統(tǒng)的污染度。 4)安裝在旁油管路上。在大型液壓系統(tǒng)中,常在旁油管路上安裝過濾器和冷卻器,構成獨立的過濾系統(tǒng)。3、油箱起什么作用? 答:油箱的作用是儲存油液、散發(fā)熱量、沉淀雜質(zhì)和分離混入油液中的空氣和水分。 4、熱交換器起什么作用?圖形
22、符號上有什么區(qū)別? 答:熱交換器的作用主要是控制油液的溫度,油箱上常安裝冷卻器和加熱器。圖形符號箭頭向里表示加熱器,箭頭向外表示冷卻器。 5、密封圈有那些形式?各適用于那些場合? 答:1)O形密封圈:結構簡單、安裝尺寸小、使用方便、摩擦阻力小、價格低,主要應用于靜密封。 2)Y形密封圈:適用于運動速度較高的場合。 3)V形密封圈:適用于相對運動速度不高的場合。第七章 液壓基本回路 1.容積節(jié)流調(diào)速回路中的流量閥和變量泵之間是如何實現(xiàn)流量匹配的? 答:設變
23、量泵的流量為qb,流量閥的流量為qj,工作時流量匹配qb=qj,若qb=qj時,泵的壓力升高,偏心減小,流量qb減小,使流量匹配qb=qj,若qb=qj時,泵的壓力降低,偏心增大,流量qb增加,使流量匹配qb=qj。 2.試說明圖7-32中,單向閥和液控單向閥在該容積調(diào)速回路中的功用。在液壓缸正反向移動時,為了向系統(tǒng)提供過載保護,安全閥應如何接?試作圖表示。 答:液壓缸運動時輸入與輸出流量不相等,這與雙向變量泵的流量不匹配,液壓缸活塞桿伸出時,雙向變量泵的吸油量不足,需從單向閥補油;液壓缸活塞桿縮回時,液壓缸無桿腔排油量過多,需從液控單向閥排油。 將液壓缸的進出油
24、口處各接一個安全閥或進出油口處各接一個單向閥后再與安全閥連接。 3.不同操縱方式的換向閥組成的換向回路各有什么特點? 答:手動換向閥:實現(xiàn)換向,換向和運行的速度可調(diào);機動換向閥:實現(xiàn)換向,換向位置準確;電磁換向閥:實現(xiàn)換向,便于自動化控制;液動換向閥:實現(xiàn)換向,換向平穩(wěn),適應大流量;電液動換向閥:實現(xiàn)換向,便于自動化控制,換向平穩(wěn),適應大流量。 4.鎖緊回路中三位換向閥的中位機能是否可任意選擇?為什么?答:鎖緊回路選擇三位換向閥的中位機能時主要考慮瞬態(tài)響應是否影響鎖緊效果,即瞬態(tài)關閉的可靠性,若有瞬態(tài)可靠關閉的要求時,應選用H、Y型,若無瞬態(tài)可靠關閉的要求時,可以
25、任意選擇。 5.如圖7-33所示的液壓調(diào)速回路,可以實現(xiàn)“快進工進塊退”動作(活塞右行為進,左行為退),如果設置壓力繼電器的目的是為了控制活塞的換向,試問:圖中有哪些錯誤?應該如何改正? 答:1)調(diào)速回路為進油調(diào)速,單向閥裝反了;2)壓力繼電器位置不對,應該放在無桿腔的進口處;3)快進時,不需要背壓,工進時,需要背壓,提高運動平穩(wěn)性,但位置裝錯了,應該把接到換向閥T1口的背壓閥改接到T2口。 6.圖7-17所示回路中,如將閥1的外控油路上的閥(包括閥2、閥3、和閥4)改接到泵的出口,是否可以同樣實現(xiàn)三級調(diào)壓?兩種接法有什么不同? 答:)可以實現(xiàn)三級調(diào)壓;
26、)兩種接法流量規(guī)格不同,閥2、閥3、和閥4原很小規(guī)格流量需要換成泵的流量規(guī)格。 7.三個溢流閥的調(diào)定壓力如圖7-34所示,試問泵的供油壓力有幾級?數(shù)值各是多大? 答:)可以實現(xiàn)八級壓力調(diào)定,分別為、2、4、6、8、10、12、14。 8.在液壓系統(tǒng)中,當工作部件停止運動后,使泵卸荷有什么益處?常用的卸荷方法有哪些? 答:)當工作部件停止運動后,使泵卸荷可以降低功率損耗,減少系統(tǒng)發(fā)熱,避免了泵的頻繁啟動。 2)常用的卸荷方法有壓力卸荷和流量卸荷,壓力卸荷主要有換向閥和卸荷閥的卸荷方式;流量卸荷主要是變量泵的卸荷方式。 9.回路7-35能否實現(xiàn)“夾緊缸先夾緊工件,然后進給缸再移動”的要求
27、(夾緊缸的速度必須能調(diào)節(jié))?為什么?應該怎么辦? 答:不能,因為1缸前安裝了節(jié)流閥并且必須能調(diào)速,那么節(jié)流閥前壓力已升高并且打開了順序閥Px;應將內(nèi)控順序閥改為外控順序閥并且必須安裝在節(jié)流閥的出口處。 10.請列表說明圖示7-36所示的壓力繼電器順序動作回路是怎樣實現(xiàn)1234順序動作的?在元件數(shù)目不增加時,如何實現(xiàn)1243的順序動作? 答:見表7-1電磁鐵、行程開關和繼電器動作順序表。 表7-1 電磁鐵、行程開關和繼電器動作順序表10.第八章 思考題與習題 1.說明圖8-2所示的動力滑臺液壓系統(tǒng)有哪些基本液壓回路組成?是如何進行差動的?單向閥5在系統(tǒng)中的作用是什
28、么? 答:系統(tǒng)中設有換向回路、快速運動回路、容積節(jié)流調(diào)速回路、二次進給調(diào)速回路、速度換接回路、卸荷回路等基本回路。 按下啟動按鈕,此時為空載快進,順序閥因系統(tǒng)壓力不高仍處于關閉狀態(tài),這時進油路為:變量泵1單向閥2換向閥6左行程閥11下位液壓缸14左腔;回油路:液壓缸14右腔換向閥6左位單向閥5 行程閥11下位液壓缸14左腔。液壓缸回油經(jīng)過單向閥5進入了液壓缸進油腔,這時液壓缸14差動連接。 單向閥5的作用:差動快進時打開,工作進給時關閉,將高低壓分開。 2.說明在圖8-4所示的壓力機液壓系統(tǒng)中,順序閥10、單向閥12和13的作用有哪些?
29、0; 答:順序閥10的作用,打開此閥需要一定的壓力,為此給控制油路提供了壓力;液控單向閥12的作用,控制液壓缸5停留在任意位置并鎖緊;單向閥13的作用,通過防止油液倒流來達到保壓。3.說明在圖8-6所示的汽車起重機液壓系統(tǒng)中,為什么采用彈簧復位式手動換向閥控制各個執(zhí)行元件動作? 答:采用彈簧復位式手動換向閥控制起重機的各個動作適用于起重機作業(yè),起重機無固定的作業(yè)程序,完全靠視覺觀察作業(yè),手動換向閥既可以控制速度又可以控制換向,操作靈活,彈簧復位停止。4.一般液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生振動和噪聲的原因有哪
30、些?如何解決? 答: 第九章 液壓系統(tǒng)設計 1.試編制液壓系統(tǒng)設計步驟的程序流程圖。 答:液壓系統(tǒng)設計步驟程序流程圖如圖9-1所示2.設計省略 3.設計省略第十章 思考題與習題 1.液壓伺服系統(tǒng)主要由哪些部分組成?有何特點? 答:液壓伺服系統(tǒng)由以下五部分組成 :1)液壓控制閥:用以接收輸入信號,并控制執(zhí)行元件的動作。2)執(zhí)行元件:接收控制閥傳來的信號,并產(chǎn)生與輸入信號相適應的輸出信號。3)反饋裝置:將執(zhí)行元件的輸出信號反過來輸入給控制閥,以便消除原來的誤差信號。4)外界能源:為了使作用力很小的輸入信號獲得作用力很大的輸出信號,就需要外加能源,這
31、樣就可以得到力或功率的放大作用。5)控制對象:負載。 2.液壓伺服系統(tǒng)與液壓傳動系統(tǒng)有什么區(qū)別?使用場合有何不同? 答:液壓伺服系統(tǒng)具備了液壓傳動的顯著優(yōu)點,此外,還具有系統(tǒng)剛度大、控制精度高,響應速度快,自動化程度高,能高速起動、制動和反向等優(yōu)點。因而可以組成體積小、重量輕、加速能力強、快速動作和控制精度高的伺服系統(tǒng),可以控制大功率和大負載。同樣,液壓伺服系統(tǒng)也具備了液壓傳動的些缺點,同時,它的精密控制元件(如電液伺服閥)加工精度高,因而價格貴;對液壓油精度要求高,液壓油的污染對系統(tǒng)可靠性影響大等。 主要應用于高精度實時連續(xù)控制的場合,由于液壓伺服系統(tǒng)的突出優(yōu)點,使得它在國民經(jīng)濟的
32、各個部門和國防建設等方面都得到了廣泛應用。3.電液伺服閥有哪幾部分組成,它是如何工作的? 答:電液伺服閥由電磁式力矩馬達、噴嘴擋板式液壓前置放大級和四邊滑閥功率放大級三部分組成。當線圈中沒有電流通過時,電磁式力矩馬達無力矩輸出,擋板處于兩噴嘴中間位置。當線圈通入電流后,銜鐵因受到電磁力矩的作用偏轉(zhuǎn)角度,由于銜鐵固定在彈簧上,這時,彈簧管上的擋板也偏轉(zhuǎn)相應的角,使擋板與兩噴嘴的間隙改變,如果右面間隙增加,左面間隙減小,則左噴嘴腔內(nèi)壓力升高,右噴嘴腔內(nèi)壓力降低,主滑閥芯在此壓差作用下右移。由于擋板下端的球頭是嵌放在滑閥的凹槽內(nèi),在閥芯移動的同時,帶動球頭上的擋板一起向右移動,使右噴嘴與擋
33、板的間隙逐漸減小,在新的位置平衡,間隙相等。同時滑閥芯在一定的開度下達到平衡,滑閥便不在移動,并使其閥口一直保持在這一開度上。通過線圈的控制電流越大,擋板撓曲變形越大,導致滑閥兩端的壓差以及滑閥的位移量越大,伺服閥輸出的流量也就越大。第十一章 思考題與習題 1.氣壓傳動有哪些基本組成部分?各部分的功用是什么? 答:氣壓傳動基本由四大部分組成: 1)氣源裝置,它將原動機的機械能轉(zhuǎn)化為空氣的壓力能,是獲取壓縮空氣的裝置。主要為各種形式的空氣壓縮機。2)執(zhí)行元件,它把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能,以驅(qū)動負載。包括氣缸和氣馬達等。 3)控制
34、元件,它是控制氣動系統(tǒng)中的壓力、流量和方向的,從而保證執(zhí)行元件完成所要求的運動規(guī)律。如各種壓力閥、流量閥和方向閥等。4)輔助元件,保持壓縮空氣清潔、干燥、消除噪聲以及提供潤滑等作用,以保證氣動系統(tǒng)正常工作。如過濾器、干燥器、消聲器和油霧器等。 2.氣壓傳動與機械傳動、電氣傳動和液壓傳動相比有哪些優(yōu)缺點? 答:氣壓傳動與機械傳動、液壓傳動相比具備了如下優(yōu)點:1)以空氣為工作介質(zhì),來源易得,無污染,不需設回收管道;2)介質(zhì)清潔,管道不易堵塞,而且不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充和更換問題,維護簡單;3)空氣的粘度很小,因此流動損失小,便于實現(xiàn)集中供氣,遠距離輸送;4)氣動動作迅速,反應靈敏
35、,借助溢流閥可實現(xiàn)過載自動保護;5)成本低廉,工作環(huán)境適應性好。安全可靠地應用于易燃、易爆場合,以及嚴格要求清潔、無污染的場合,如食品、輕工等環(huán)境中。 氣壓傳動的缺點:1)氣動工作壓力低,故氣動系統(tǒng)的輸出力(或力矩)較小;2)空氣具有可壓縮性,因此不易實現(xiàn)精確的速度和定位要求,系統(tǒng)的穩(wěn)定性受負載變化的影響較大;3)氣動系統(tǒng)的排氣噪聲大,高速排氣時需設置消聲器;4)空氣本身無潤滑性能,需另加潤滑裝置。第十二章 思考題與習題 1.氣源裝置作用是什么? 各設備的作用是什么?答:氣源裝置的主體是空氣壓縮機??諝鈮嚎s機是產(chǎn)生壓縮空氣的裝置,是氣動系統(tǒng)的
36、動力源。 2.什么是氣動三大件,各有什么作用,三者的安裝順序如何? 答:氣動三大件:氣動輔助元件、氣動控制元件、氣動執(zhí)行元件。三者的安裝順序為:氣動輔助元件、氣動控制元件、氣動執(zhí)行元件。 3.油霧器是怎樣實現(xiàn)在氣動系統(tǒng)不停氣的情況下加油的? 答:在氣動系統(tǒng)正常工作過程中,若需向貯油杯中添加潤滑油時,可以不停止供氣而實現(xiàn)加油。此時只需擰松油塞,貯油杯的上腔立即和外界大氣溝通,油面壓力下降至大氣壓,鋼球在其上方的壓縮空氣的作用下向下壓緊在截止閥1的閥座上,封住加壓通道;同時由于吸油管中的油壓下降,單向閥也處于截止狀態(tài),防止壓縮空氣反向通過節(jié)流閥和吸油管倒灌入
37、貯油杯,從而實現(xiàn)氣動系統(tǒng)在不停氣的情況下添加潤滑油。 4.簡述減壓閥、節(jié)流閥和或門型梭閥的工作原理。答:減壓閥:圖14-7所示為QTY型直動式減壓閥及圖形符號。閥處于工作狀態(tài)時,順時針旋轉(zhuǎn)手柄,向下壓縮彈簧和以及膜片,迫使閥芯下移,從而使閥口10被打開,壓縮空氣從左端輸入,經(jīng)閥口10減壓后從右端輸出。輸出氣體一部分經(jīng)阻尼管進入膜片氣室,對膜片產(chǎn)生向上的推力,當作用在膜片上的推力略大于等于彈簧力時,閥芯便保持在某一平衡位置并保持一定的開度,減壓閥也得到了一個穩(wěn)定的輸出壓力值。減壓閥工作過程中,當輸入壓力增大時,輸出壓力也隨之增大,膜片所受到向上的推力也相應增大,使膜片上移,閥芯在出口氣
38、壓和復位彈簧的作用下也隨之上移,閥口10開度減小,減壓作用增強,輸出壓力下降,輸出壓力又基本上重新維持到原值。反之,若輸入壓力減小,則閥的調(diào)節(jié)過程相反,平衡后仍能保持輸出壓力基本不變。 節(jié)流閥:圓柱斜切型節(jié)流閥的結構簡圖及圖形符號如圖 12-10 所示。壓縮空氣自P口流入,從A口流出。旋轉(zhuǎn)閥芯螺桿即可調(diào)節(jié)閥芯開口面積,從而改變氣流流量。 或門型梭閥:相當于兩個單向閥的組合。如圖12-12所示,當壓縮空氣從 P1口進入時,閥芯被推向右邊,將 P2 口關閉,氣流從A口流出;反之,當壓縮空氣從 P2口進入時,則閥芯被推向
39、左邊將P1口關閉,氣流從 P2口流至A口。若P1口和 P2口同時進氣,則哪端壓力高,A 口就與哪端相通,而另一端關閉。或門型梭閥的作用相當于邏輯或,廣泛應用于邏輯回路和程序控制回路中。 5.簡述三種特殊功能氣缸的工作原理和功用。 答:薄膜式氣缸如圖12-17所示。主要由缸體、膜片、膜盤和活塞桿等主要零件組成,利用壓縮空氣通過膜片的變形推動活塞桿作往復直線運動。 氣液阻尼缸由氣缸和油缸組合而成,有串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種形式。它以壓縮空氣為能源,并且利用油液的不可壓縮性和控制油液排量來獲得活塞的平穩(wěn)運動以及調(diào)節(jié)活塞的運動速度。如圖12-18a
40、所示,當壓縮空氣自氣缸右端進入時,氣缸活塞克服外負載向左移動。由于兩活塞固定在一個活塞桿上,因此同時帶動液壓缸活塞向左運動。此時液壓缸左腔排油,單向閥關閉,油液只能經(jīng)節(jié)流閥緩慢流入液壓缸右腔,對整個活塞的運動起阻尼作用。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度能調(diào)節(jié)活塞的運動速度。當氣缸左端供氣時,液壓缸右腔排油,頂開單向閥,活塞能快速返回原來位置。沖擊氣缸是一種較新型的氣動執(zhí)行元件,與普通氣缸相比,在結構上增加了一個具有一定容積的蓄能腔和噴嘴。其結構原理為中蓋5和缸體8固定在一起,它和活塞 7把氣缸容積分隔成三部分:蓄能腔3、活塞腔2和活塞桿腔 1。壓縮空氣進入蓄能腔中,通過噴嘴作用在活塞上。由
41、于此時活塞上端氣壓作用面積為較小的噴嘴口 4面積,而活塞下端受壓面積較大(一般設計成噴嘴口面積的 9倍),活塞桿腔的壓力雖因排氣而下降,但此時活塞下端向上的作用力仍然大于活塞上端向下的作用力。蓄能腔進一步充氣,壓力繼續(xù)增大,活塞桿腔的壓力繼續(xù)降低,活塞上下端的壓差逐漸達到能夠驅(qū)使活塞向下移動,活塞一旦離開噴嘴,蓄能腔內(nèi)的高壓氣體突然通過噴嘴口作用在活塞上端的全面積上,使活塞在很大的壓力差作用下迅速加速,在很短的時間內(nèi)獲得很大的動能,在沖程達到一定時,獲得最大沖擊速度和能量,利用這個能量對工件進行沖擊做功,可以產(chǎn)生很大的沖擊力。沖擊氣缸廣泛應用于鍛造、沖壓、下料及壓坯等方面。
42、第十三章 思考題與習題 1.一次壓力控制回路和二次壓力控制回路有什么不同,各用于什么場合? 答:一次壓力控制回路主要是用來控制儲氣罐內(nèi)的壓力,使其不超過規(guī)定值。在空壓機的出口安裝溢流閥當儲氣罐內(nèi)壓力達到調(diào)定值時,溢流閥即開啟排氣?;蛘咭部稍趦夤奚习惭b電接點壓力計,當壓力達到調(diào)定值時,用其直接控制空氣壓縮機的停止或啟動。 二次壓力控制回路主要用來控制氣動系統(tǒng)中設備進口處的壓力。該回路通過安裝一個減壓閥來實現(xiàn)壓力控制,提供給氣動設備穩(wěn)定的工作壓力。 2.節(jié)流供氣調(diào)速回路和節(jié)流排氣調(diào)速回路有何不同,試比較二者的優(yōu)缺點? 答:由
43、于采用節(jié)流供氣時,節(jié)流閥的開度較小,造成進氣流量小,不能滿足因活塞運動而使氣缸容積增大所需的進氣量,所以易出現(xiàn)活塞運動不平穩(wěn)及失控現(xiàn)象。故節(jié)流供氣調(diào)速回路多用于垂直安裝的氣缸,而水平安裝的氣缸則一般采用節(jié)流排氣調(diào)速回路。在氣缸的進、排氣口都裝上節(jié)流閥,則可實現(xiàn)進、排氣的雙向調(diào)速,構成雙向調(diào)速回路。 3.如圖13-20所示為一含有延時回路的時間控制單往復動作回路,試分析其工作原理。 答:工作原理:按下閥1后,閥3換位,活塞桿伸出,行至將行程閥2壓下,系統(tǒng)經(jīng)節(jié)流閥緩慢向氣罐充氣,延遲一定時間后,達到設定壓力值,閥3才能復位,使活塞桿返回。 4.若將圖13-8所示的氣液
44、聯(lián)動速度控制回路中的氣液轉(zhuǎn)換器1和2去掉,即為單純的氣動雙向調(diào)速回路,是比較二者優(yōu)缺點。 答:氣液轉(zhuǎn)換器將氣壓轉(zhuǎn)換成液壓,通過液壓驅(qū)動缸運動,從而能獲得平穩(wěn)的運動速度。將轉(zhuǎn)換器去掉,用氣壓驅(qū)動缸,由于空氣具有可壓縮性,不容易實現(xiàn)精確的速度和定位要求,系統(tǒng)的穩(wěn)定性受負載變化的影響較大。 5.試設計一個可完成氣缸的快進工進快退工作循環(huán)的氣動回路。 答:如圖13-21所示,當活塞桿剛開始向左前進時,液壓缸無桿腔的油液可經(jīng)a 口快速流向有桿腔,實現(xiàn)活塞桿的快進;當活塞桿向左移動到封住a 口時,液壓缸無桿
45、腔的油液只能經(jīng)b 口通過節(jié)流閥慢速流向有桿腔,此時活塞桿為慢速工進;當活塞桿向右退回時,液壓缸有桿腔的油液可頂開單向閥快速流回無桿腔,實現(xiàn)活塞桿的快退。6.圖13-18所示的氣液動力滑臺氣動系統(tǒng)可實現(xiàn)兩種工作循環(huán),若要在二者間切換應操縱哪個閥,應分別使該閥處于哪個工作位置?調(diào)整擋鐵A、B和C的安裝位置對系統(tǒng)分別有什么影響? 答:氣液動力滑臺氣動系統(tǒng)可實現(xiàn)兩種工作循環(huán),若要在二者間切換應操縱換向閥4。對于工作循環(huán)快進工進快退停止工作循環(huán),手控換向閥4右位工作;對于快進工進慢退快退停止工作循環(huán),換向閥4左位工作。擋鐵A的位置決定
46、了活塞“?!钡奈恢茫瑩蹊FB的位置決定了何時由快進轉(zhuǎn)為工進,擋鐵C的位置決定了何時由工進轉(zhuǎn)換為快退。 7.試分析圖13-19所示的氣動夾緊系統(tǒng)中單向節(jié)流閥5和6的開口度大小對系統(tǒng)的影響。 答:調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥5和6的開口,可以分別控制閥3和閥4的換位延時時間,從而控制鉆削加工時間。 第十四章 思考題與習題 1. 管路安裝應注意哪些問題? 答:1)管道接口部分的幾何軸線必須與管接頭的幾何軸線重合。2)螺紋連接頭的擰緊力矩要適中。3)為防止漏氣,連接前螺紋處應涂密封膠。4)軟管安裝時應避免扭曲變形。5)軟管的彎曲半徑應大于其外徑的910倍。6)硬管的彎曲半徑一般情況下應不
47、小于其外徑的2.53倍。7)管路走向要合理。8)安裝時應注意保證系統(tǒng)中的任何一段管道均能自由拆裝。9)壓縮空氣管道要涂標記顏色,一般涂灰色或藍色,精濾管道涂天藍色。 2. 氣動系統(tǒng)的調(diào)試主要可分為哪幾個階段進行? 答:1)調(diào)試前的準備工作機械部分動作經(jīng)檢查完全正常后,方可進行氣動回路的調(diào)試。在調(diào)試氣動回路前,首先要仔細閱讀氣動回路圖 2)空載試運轉(zhuǎn):空載試運轉(zhuǎn)不得少于2h,注意觀察壓力、流量、溫度的變化。如果發(fā)現(xiàn)異?,F(xiàn)象應立即停車檢查,待排除故障后才能繼續(xù)試運轉(zhuǎn)。3)負載試運轉(zhuǎn):負載試運轉(zhuǎn)應分段加載,運轉(zhuǎn)不得少于4h,要注意油位、摩擦部位的溫升等變化。在調(diào)試中應作好記錄,以便總結經(jīng)驗,找出問題
48、。 3.氣動系統(tǒng)的定期維護措施主要有哪些? 答:為使氣動系統(tǒng)能長期穩(wěn)定地運行,應采取下述定期維護措施:1)每天應將過濾器中的水排放掉。檢查油霧器的油面高度及油霧器調(diào)節(jié)情況。2)每周應檢查信號發(fā)生器上是否有鐵屑等雜質(zhì)沉積。查看調(diào)壓閥上的壓力表。檢查油霧器的工作是否正常。3)每三個月檢查管道連接處的密封,以免泄漏。更換連接到移動部件上的管道。檢查閥口有無泄漏。用肥皂水清洗過濾器內(nèi)部,并用壓縮空氣從反方向?qū)⑵浯蹈伞?)每六個月檢查氣缸內(nèi)活塞桿的支承點是否磨損,必要時需更換。同時應更換刮板和密封圈。第11章 思考題與習題 1.液壓系統(tǒng)正確使用的要求和注意事項
49、160;答:液壓系統(tǒng)使用時,一定要按操作規(guī)程進行逐步確認,一般液壓系統(tǒng)都有使用說明書,認真閱讀、仔細操作。在啟動液壓設備前,設備操作者應熟悉液壓系統(tǒng)的工作原理,掌握系統(tǒng)動作程序,熟悉各種元件的操作特點和要求,嚴防調(diào)節(jié)錯誤造成事故,注意元件的調(diào)節(jié)手輪轉(zhuǎn)動方向與壓力,流量大小的變化關系,利用目視、聽覺及觸覺等比較簡單的“五感”方法注意設備的運行狀態(tài)。 2.液壓系統(tǒng)點檢的內(nèi)容和方法 答:1)所有液壓閥、液壓缸、管件是否有滲漏。2)液壓泵和液壓馬達運轉(zhuǎn)時是否有異常噪聲,溫度是否過高。3)液壓缸運動全行程中是否正常平穩(wěn)。4)液壓系統(tǒng)中各測壓點壓力是否在規(guī)定的范圍內(nèi),壓力是否穩(wěn)定。5)
50、液壓系統(tǒng)油液的溫度是否在允許范圍內(nèi)。6)液壓系統(tǒng)中各部位有無高頻振動。7)油箱內(nèi)油位是否在油標刻線范圍內(nèi)。8)電氣控制式撞塊(凸輪)控制的換向閥是否靈敏可靠。9)行程開關式限位擋塊的是否有變動,固定螺釘是否松動。10)液壓系統(tǒng)手動式自動循環(huán)時是否有異?,F(xiàn)象。11)定期對油箱內(nèi)油液進行取樣化驗,檢查油液的污染狀況。12)定期檢查蓄能器工作性能。13)定期檢查和緊固重要部位的螺釘、螺帽、接頭和法蘭螺釘。14)點檢的方法用“看”,“聽”,“摸”,“聞”,“閱問”也就是利用五官來點檢。3液壓系統(tǒng)的維護要點 答:1)按設計規(guī)定和工作要求,合理調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)工作壓力和工作速度。2)注意油質(zhì)的變化,
51、定期取樣化驗。3)系統(tǒng)工作溫度不應超過60,一般在3555范圍內(nèi)。4)保證電磁閥工作正常,保持電壓穩(wěn)定。5)不允許使用有缺陷的壓力表,不允許在無壓力表的情況下工作或調(diào)壓。6)電氣柜,電氣盒,操作臺和指令控制箱等應有蓋子或門,不得敞開使用。7)液壓系統(tǒng)某部位產(chǎn)生異常時,要及時分析原因進行處理,不要勉強運轉(zhuǎn),以免造成大事故。8)定期檢查冷卻器和加熱器工作性能。9)經(jīng)常觀察蓄能器工作性能,若發(fā)現(xiàn)氣壓不足或油氣混合時,應及時充氣或修理。10)經(jīng)常檢查管件、接頭、法蘭盤等的固定狀況,發(fā)現(xiàn)松動及時緊固。11)高壓軟管、密封件的使用期限,應根據(jù)具體的液壓設備而定。12)主要液壓元件定期進行性能測定,并實行定
52、期更換維修制。13)各部潤滑是否良好,油量是否充足。 4.液壓設備在使用初期的管理要點 答:1)注意管接頭、法蘭、活結、管夾子等因振動而松動。2)各部分密封件質(zhì)量差或由于裝配不當而被損傷造成泄漏。3)管道式液壓元件油道內(nèi)的毛刺、型砂、切屑等污物在油流的沖擊下脫落,堵塞阻尼孔和泄油口造成壓力和速度不穩(wěn)定。4)由于負荷大或外界散熱條件差,使油液溫度過高,引起泄漏,導致壓力和速度的變化。5.液壓設備在運行中期的管理要點。答:液壓設備運行到中期,故障率最低,這個階段液壓系統(tǒng)運行狀態(tài)最佳,但應特別注意控制油液的污染。6.液壓設備管理要點。 答:制定液壓設備維護規(guī)程手冊。制定
53、操作保養(yǎng)規(guī)程手冊。制定點檢、定檢手冊。第12章 思考題與習題解答 1液壓系統(tǒng)故障的特點。 答:液壓系統(tǒng)的故障大量在于突發(fā)性故障和磨損性故障,這些故障在液壓系統(tǒng)運行的不同時期表現(xiàn)形式與規(guī)律也是不一樣的,因此診斷與排除這些故障不僅要有專業(yè)理論知識,還要有豐富的設計、制造、安裝、使用、維護、保養(yǎng)方面的實踐經(jīng)驗。 2. 液壓系統(tǒng)在各不同運行階段的常見故障現(xiàn)象 答:1)液壓設備調(diào)試階段的故障,液壓設備調(diào)試階段的故障率較高,其特征是設計、制造、安裝等質(zhì)量問題交織在一起。除機械電氣問題外,液壓傳動系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生的故障有:外泄嚴重,主要發(fā)生在接頭和有關元件的端蓋處。執(zhí)行元件運動速度不穩(wěn)定。液壓閥和閥芯卡死或運動不靈活,導致執(zhí)行元件動作不靈活。壓力控制的阻尼小孔堵塞,造成壓力不穩(wěn)定。閥類元件漏裝彈簧、密封件造成控制失靈,甚至管道接錯而使系統(tǒng)運行錯亂。液壓系統(tǒng)設計不完善,液壓元件選擇不當,造成系統(tǒng)發(fā)熱,執(zhí)行元件同步精度差等故障現(xiàn)象。 2)液壓設備運行
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