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文档简介

五、计算题

1.某泵输出油压为lOMPa,转速为1450r/min,排量为200mL/r,泵的容积效率为(Vp=0.95,总效率为(p=0.9。

求泵的输出液压功率及驱动该泵的电机所需功率(不计泵的入口油压)。

解:泵的输出功率为:

〃〃生,二Ppq/vp二PpVpii/vp10x200xlO-3x1450x0.95

-=45.9AW

6060~6060

电机所需功率为:

2.已知某液压泵的转速为950r/min,排量为VP=168mL/r,在额定压力29.5MPa和同样转速下,测得的实际

流量为l50L/min,额定工况下的总效率为0.87,求:

(I)液压泵的理论流量q;

(2)液压泵的容积效率n、,;

(3)液压泵的机械效率nm;

(4)在额定工况下,驱动液压泵的电动机功率Pi;

(5)驱动泵的转矩T。

解:(1)qt=Vn=950X1684-1000=159.6L/min

(2)nv=q/qt=150/159.6=0.94;

(3)nm=0.87/0.94=0.925

(4)Pi=pq/(60X0.87)=84.77kW;

(5)Ti=9550P/n=9550X84.77/950=852Nm

3.已知某液压泵的输出压力为5MPa,排量为10mL/r,机械效率为0.95,容积效率为0.9,转速为1200r/min,

求:

(I)液压泵的总效率;

(2)液压泵输出功率;

(3)电动机驱动功率。

解:(1)n=nvnm=0.95X0.9=0,855

(2)P=pqnv/60=5X1OX12(X)X0.9/(60X1(X)())=0.9kW

(3)Pi=P/n=0.9/(0.95X0.9)=1.05kW

4.如图,已知液压泵的输出压力pp=10MPa,泵的排量VP=10mL/「,泵的转速nP=1450r/min,容积效率

nPV=0.9,机械效率nPm=0.9;液压马达的排量VM=10mL/r,容积效率nMVR.92,机械效率nMm=

0.9,泵出口和马达进油管路间的压力损失为0.5MPa,其它损失不计,试求:

(1)泵的输出功率:

(2)驱动泵的电机功率;

(3)马达的输出转矩;

(4)马达的输出转速;

解:(1)Ppo=ppqp=ppVpnprPV=10X10X10-3X1450X0.9/60=2.175KW

=

(2)Ppi=PpMnp=Pp(>/(npvnwm)2.69KW

PM=PP-AP=10-0.5=9.5MPa

(3)TM=PMVMHVM/2n=9.5X10X0.9/2n=13.6Nm

(4)nM=-npVpnpvnMv/VM=1450X10X0.9X0.92/10=1200.6r/min

5.如图所示,由一直径为d,重量为G的活塞浸在液体中,并在刀F的作用下处于静止状态。若液体的密度

为P,活塞浸入深度为h,试确定液体在测压管内的上升高度X。

解:设柱塞侵入深度h处为等压面;即有

(F+G)/(nd2/4)=Pg(h+x)

导出:x=4(F+G)/(Pgnd2)~h

6、已知液压马达的排量VM=250ML/r;入口压力为9.8Mpa:出口压力为0.49Mpa:此时的总效率nM=0.9:

容积效率nVM=0.92;当输入流量为22L/min时,试求:

(I)液压马达的输出转矩(Nm);

(2)液压马达的输出功率(kW);

(3)液压马达的转速(r/min)。

解:(1)液压马达的输出转矩

TM=1/2IT・ApM•VM-HM,n=l/2nX(9.8-0.49)X250X0.9/0.92=362.4N-m

(2)液压马达的输出功率

PMO=△pM•qM•0M/612=(9.8—0.49)X22X0.9/60=3.07kw

(3)液压马达的转速

nM=qMHMV/VM=22X103X0.92/250=80.96r/min

7、下图为两结构尺寸相同的液压缸,Al=l(X)cm2,A2=80cm2,pl=0.9Mpa,ql=15L/min0若不计摩擦损失和

泄漏,试求:

(1)当两缸:负载相同(F1=F2)时,两缸能承受的负载是多少?

(2)此时,两缸运动的速度各为多少?

解:列方程:

耳•A=P2•A?+F?

64=鸟

耳="2

联合求解得p2=0.5MPa,F1=F2=5OOON

v1=q1/A1=0.025m/s;v2Al=v1A2,v2=0.020m/s

8、如图所示三种形式的液压缸,活塞和活塞杆直径分别为D.d.如进入液压缸的流量为q,压力为P.若不

计压力损失和泄漏,试分别计算各缸产生的推力、运动速度大小和运动方向。

答:(a);;缸体向左运动

(b)答:;;缸体向右运动

(c)答:;;缸体向右运动

9、如图所示液压回路,已知液压泵的流量qp=10L/min,液压缸无杆腔活塞面枳Al=50cm2,有杆腔活塞面

积A2=25cm2,溢流阀调定压力PP=2.4Mpa,负载FL=10000N,节流阀通流面积AT=0.01cm2,试分别求I可

路中活塞的运动速度和液压泵的工作压力。(设Cd=0.62,P=870kg/m3,节流阀口为薄壁小孔。)

答,以题意和图示得知:

因工作压力:PP=2.4MpaFL=10000N

Pi*AI=FL

PI=FJA尸10000/(50X104)=2MPa

节流阀的压差:AP=Pl=2MPa

节流阀的流量:==4.2X10-2m3/s

活塞的运动速度:V===150cm/min

有泵的工作压力:PI=PP=2Mpa活塞的运动速度:V=l50cm/min

10、如图所示两个结构和尺寸均相同的液压缸相互串联,无杆腔面积AI=IOOcm2,有杆腔面积A2=80cm2,

液压缸1输入压力Pl=0.9Mpa,输入流量ql=12L/min,不计力损失和泄漏,试计算两缸负载相同时(F1=F2),

负载和运动速度各为多少?

12

VI,____m,V2

士Fl-----一一F2----

PlQlP2

答:以题意和图示得知:

Pi-AI=FI+P2,Az

P2•AI=F2

因:F1=F2所以有:Pl・Al=P2-A2+P2・Al

故:P2==0.5(MPa)

46

FI=F2=P2•A!=0.5X100X10XIO=5OOO(N)

V|=qi/Ai=(10Xl0-3)/(100X1O'4尸1.2(m/min)

q2=V|•A2

Va=q:/Ai=V),A2/Ai=0.96(m/min)

因比负载为5000(N);缸]的运动速度1.2(m/min),缸2的运动速度0.96(m/min)。

11.如图所示液压系统,负载F,减压阀的调整压力为Pj,溢流阀的调整压力为Py,Py>Pj.油缸无杆腔有

效面积为A。试分析泵的工作压力由什么值来确定。

解:泵的工作压力P=0

12.如图所示,两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸,有效作用面枳Al=100cm2,A2=80cm2,液压泵的

流量qp=0.2*10-3m3/s,Pl=0.9Mpa,负载FI=O,不计损失,求液压缸的负载F2及两活塞运动速度VI,V2。

解:V1=q1/A1=0.2*10-3/100*10-4=0.02m/s

44

V2=q2/A2=0.02*80*10/1()0*10=0.16m/s

P2=F2/A|

PIAI=P2A2+FI

FI=O;P2=P)A1/A2=l.i25MPa

F2=P2Al=112.5N

13,如图所示液压系统中,试分析在下面的调压回路中各溢流阀的调整压力应如何设置,能实现几级调压?

解:能实现3级调压,各溢流阀的调整压力应满足Pyl>Py2和Pyl>Py3

14.分析下列回路中个溢流阀的调定压力分别为pYl=3MPa,pY2=2MPa,pY3=4MPa,问外负载无穷大时,

泵的出口压力各位多少?

解:(a)p=2MPa;(b)p=9MPa;(c)p=7MPa

15.图示回路,溢流阀的调整压力为5MPa,顺序阀的调整压力为3MPa,问下列情况时A.B点的压力各为多

少?

(I)液压缸活塞杆伸出时,负载压力pL=4MPa时;

(2)液压缸活塞杆伸出时,负载压力pL=lMPa时;

(3)活塞运动到终点时。

答:(1)pA=4MPa;pB=4MPa:

(2)p?\=lMPa:pB=3MPa;

(3)pA=5MPa:pB=5MPa<)

16.图示同路,溢流阀的调整压力为5MPa,减压阀的调整压力为1.5MPa,活塞运动时负载压力为IMPa,其

它损失不计,试分析:

(I)活塞在运动期间A.B点的压力值。

(2)活塞碰到死挡铁后A.B点的压力值。

(3)活塞空载运动时A、B两点压力各为多少?

答:(1)pA=lMPa;pB=lMPa

(2)pA=1.5MPa;pB=5MPa

(3)pA=OMPa;ps=OMPa

18、夹紧回路如下图所示,若溢流阀的调整压力pl=3Mpa、减压阀的调整压力p2=2Mpa,试分析活塞空

载运动时A.B两点的压力各为多少?减压阀的阀芯处于什么状态?工件夹紧活塞停止运动后,A.B两点

的压力又各为多少?此时,减压阀芯又处于什么状态?

答:当回路中.位一通换向阀处于图示状态时,在活塞运动期间,由于活塞为空战运动,并忽略活塞运动

时的摩擦力、惯性力和管路损失等,则B点的压力为零,A点的压力也为零(不考虑油液流过减压阀的压力

损失)。这时减压阀中的先导阀关闭,主阀芯处于开口最大位置c当活塞停止运动后B点压力升高,一直升

到减压阀的调整压力2Mpa,并保证此压力不变,这时减压阀中的先导阀打开,主阀芯的开II很小。而液压

泵输出的油液(由于活塞停止运动)全部从溢流阀溢流回油箱,A点的压力为溢流阀的调定压力3Mpa。

19.如下图所示,已知变量泵最大排量VPmax=160mL/r,转速nP=lOOOr/min,机械效率nmp=0.9,总效

率np=0.85;液压马达的排量VM=140mL/r,机械效率HmM=0.9,总效率nM=0.8,系统的最大允许压

力P=8.5Mpa,不计管路损失。求液压马达转速nM是多少?在该转速下,液压马达的输出转矩是多少?

驱动泵所需的转矩和功率是多少?

答:(1)液压马达的转速和转矩液压泵的输出流量

nP0.85

qp=Vp-npilvp=V——=16QX10'3X100QX——=151L/min

如0.8

7的=0.89

液压马达的容积效率09

液压马达的转速:

液压马达愉出的转矩:

85xlQ5X14QX10-6

TM加〃加_xO.92V^=170.452V•

2/r2定

(2)驱动液压泵所需的功率和转矩

(a)驱动液压泵所需的功率

Prp-a*85X105X160X10^X1000

kW=25.2kW

43

%%0.9X60X10

25200x60

=240.6曾•刈

(b)驱动液压泵的转矩2^x1000或

叱85x105x160x10^

T=N^m=240.5N・M

2乃x0.92几乂0.9

2.1一粘度计如图示,已知:,细管直径,管长,设在内,油位从卜降至IJ,

求油液的运动粘度。

如图示,一液压泵从油箱吸油,液压泵排量,液压泵转速,油液粘度,密度,吸

油管长,吸油管直径,计算时要考虑管中的沿程损失,不计局部损失。试求:

(1)为保证泵的吸油腔真空度不超过,泵离油箱液面的最大允许安装高度;

2.2(2)当泵的转速增加或减少时,此最大允许安装高度将怎样变化?

流量的液压泵从油箱吸油,油液粘度.密度,吸油管直径.泵口离油箱液面的安装高度.

管长,吸油管入口处的局部阻力系数。试求泵吸油腔处的真空度。

45

2.3如图示,一流量的液压泵,安装在油面以下,油液粘度,,其它尺寸如图示,

仅考虑吸油管的沿程损失.试求液压泵入口处的表压力。

流量的液压泵,将密度,粘度的液压油通过内径的油管输入有效面积的液压缸,克服负载

使活塞作均匀速运动,液压泵出口至液压缸中心线高度(设管长),局部压力损失,试求液压泵的出

口压力。

2.1解:通过细长管流量

式中邸=pgh

「,dhTTD2dh

Q=-A—=

dt4dt

血",冠)2dhdh7rd

-------pgh=--------------=--------pg高八金力

4dth128〃/

h2dh

hlh

Ih,-l..h^—--------—*2()*60

〃u।〃232v/D2

20*60*屋g20*60*(0.2)4*980

=().848毋/$=84.8/加/$

32/7)2/〃左32*4*52*/“竺

产h25

2.2解:(1)对截面IH列伯努利方程,以油箱液面为基准面

Pi_P2,7.h

Pg2gpg2g-

5

Pi=0,Vj«0,z,=0,p2=-0.4*IOpa,z2=H

Qnq4*1500*72/

v=—=——=---r--=255cm/s

7A5d23.14*32*6()

4

沿程损失力”/•二

d2g

曳=255*39i3<2320层流

'v40*10-2

%=2

7575

2=—=^-=0.0392

Rc1913

6o552

h=0.0392————=2.6m

“w0.032*9.8

n2

AH=-i-^^-hw

Pg2g

-0.4*1052*2.55?I。。

=----------------------------------2.6=1.28cm

900*9.82*9.8

(2)当泵的转速增加时,管内流速增加,速度水头与压力损失与成正比也增加,因此吸油高度H

将减小。

反之,当泵的转速减少时,H将增大。

2.3解:对油箱液面与泵入口处到伯努利方程,以油箱液面为基准面

以+江+寸上+处+2+%

Pg2gpg2g

Vj=0,%=0

,_Q_4*25*103

〜-A-3.14*2.52*60=85(777/S

4=+箝=侬3<232。层流

a2=2

“暇嘀二°a

21\2

Iv2匕%2(1匕

V2

L.二2

d2g2gId>2g

0.50.852

=0.07*+0.2=0.059m

().0252*9.8

凡―_+H+h,

Pg2g

真空度:

(2*0852

=900*9.8-+0.4+0.059

I2*9.8

=4.7*10,pa

2.4解:对截面III列伯努利方程,以油箱液面为基准面

Pia.v.p2a^v..

Pg2gPg2g

Pi=0,匕p0,Z]=0.7,z,—0

Q4Q4*16*103

v=—=——7=--------;-----=104.8。〃/s

oAnd13.14*1.82*60

Dvd104.8*1.8

Ke=一=943<2320层流

v20*10-2

a2=2

75

Z=—=943=0.0795

K

/•乜-=0.0795°—•小次=0.495/n

儿,

d2g0.0182*9.8

。2打

P?=0Z.-hw=900*9.80.7820户。

2.5解:对截面III列伯努利方程,以截面I为基准面

a+江+4=4+叱+

Z2+%

Pg2gpg2g

Z]=0*2=H,v2~0

_Q_4。_4*63*103

h-A-~3.14*22*60-334,"〃/s

(千若3232。紊流

%=1

0.3164

2==0.0416

334O025

L4=0.04⑹里•也空

△p%=2=104416pa

d20.022

Ap^=0.5*10spa

Ap/Ap=104416+0,5*105…

/=——:------=-----;------;-----=175〃

0g900*9.8

.•.<=P?+pgH+hw2gJ

=40*10,+900*9.8(10+17.5-

=4.24Mpa

I2*9.8)

六、回路分析

I.下图所示液压系统是采用蓄能器实现快速运动的回路,试回答下列问题:

(I)液控顺序阀3何时开启.何时关闭?

(2)单向阀2的作用是什么?

(3)分析活塞向右运动时的进油路线和回汕路线。

答:(I)当蓄能器内的油压达到液控顺序阀3的调定压力时,阀3被打开,使液压泵卸荷。当蓄能器内

的油压低于液控顺序阀3的调定压力时,阀3关闭。

(2)单向阀2的作用是防止液压泵卸荷时蓄能器内的油液向液压泵倒流。

(3)活塞向右运动时:

进油路线为:液压泵1一单向阀2-换向阀5左位一油缸无杆腔。

蓄能器一换向阀5左位一油缸无杆腔。

回油路线为:油缸有杆腔》换向阀5左位7由箱。

2.在图示回路中,如pYl=2MPa,pY2=4MPa,卸荷时的各种压力损失均可忽略不计,试列表表示A.B两点处

在不同工况下的压力值。(单位:MPa)

1-----.Pyi厂-1PY2

1DT(+)1DT(+)IDT(-)1DT(-)

B2DT(+)2DT(-)2DT(一)2DT(-)

4kAA

B

解:IDT(+)1DT(+)IDT(-)IDT(-)

2DT(+)2DT(-)2DT(+)2DT(-)

A4040

B6240

3.如图所示的液压回路,试列出电磁铁动作顺序表(通电“+”,失电

1DT2DT3DT

快进

工进

快退

停止

解:

1DT2DT3DT

快进—++

工进++—

快退——+

停止———

4.如图所示的液压系统,两液压缸有效面积为Al=A2=IOOXIOTm2,缸I的负载Fl=3.5X104N,缸II的的

负找卜2=1XIO4N,溢流阀、顺序网和减压阀的调整压力分别为4.0MPa,3.0MPa和2.0MPa。试分析下列二

种情况下A.B.C点的压力值。

(I)液压泵启动后,两换向阀处于中位。

(2)1YA通电,液压缸I活塞移动时及活塞运动到终点时。

(3)1YA断电,2YA通电,液压缸II活塞移动时及活塞杆碰到死挡铁时。

解:pl=Fl/A=3.5X1()4/(100X10-4)=3.5MPa

4-4

P2=F2/A=1X10/(100X10)=lMPa

(I)4.0MPa、4.0MPa、2.0MPa

(2)活塞运动时:3.5MPa、3.5MPa、2.0MPa;终点时:4.0MPa、4.0MPa、2.0MPa

(3)活塞运动时:IMpa、OMPa、IMPa;碰到挡铁时:4.0MPa、4.0MPa、2.0MPa

5.如图所示的液压系统,可以实现快进一工进一快退一停止的工作循环要求。

(I)说出图中标有序号的液压元件的名称。

(2)填出电磁铁动作顺序表。

5

也感铁

动铲、

1DT2DT3DT

快进

工进

快退

停止

答:(1)1—变量泵,2—调速阀,3—二位二通电磁换向阀,4—二位三通电磁换向阀,5一单杆液压缸。

(2)

动作电磁铁1YA2YA3YA

快进—++

工进++—

快退——+

停止———

6.如图所示的液压系统,可以实现快进一工进一快退一停止的工作循环要求

(1)说出图中标有序号的液压元件的名称。

(2)写出电磁铁动作顺序表。

解:(1)1一三位四通电磁换向阀,2—调速阀,3—二位三通电磁换向阀

(2)

动作电磁铁1YA2YA3YA

快进+——

工进+—+

快退—++

停止———

7、图示回路中,溢流阀的调整压力为5.0MPa、减压阀的调整压力为2.5MPa.试分析下列三种情况下A.B.C

点的压力值。

(I)当泵压力等于溢流阀的调定压力时,夹紧缸使工件夹紧后。

(2)当泵的压力由于工作缸快进、压力降到L5MPa时。

(3)夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时。

解:(1)2.5MPa、5MPa、2.5MPa

(2)1.5MPa、1.5MPa、2.5MPa

(3)0、0、0

8、图示回路,若阀PY的调定压力为4Mpa,阀PJ的调定压力为2Mpa,回答下列问题:

(I)阀PY是()阀,阀PJ是()阀;

(2)当液压缸运动时(无负载),A点的压力值为()、B点的压力值为();

(3)当液压缸运动至终点碰到档块时,A点的压力值为()、B点的压力值为()«

解:(1)溢流阀、减压阀;

(2)活塞运动期时PA=0,PB=0;

(3)工件夹紧后,负载趋近于无穷大:PA=4MPa,PB=2MPao

9、如图所示系统可实现“快进一工进一快退一停止(卸荷)”的工作循环。

(I)指出液压元件1〜4的名称,

(2)试列出电磁铁动作表(通电“+”,失电“一”)。

解:

1YA2YA3YA4YA

动作

快进+—+—

工进+———

快退—+——

停止———+

10、如图所示的液压回路,要求先夹紧,后进给。进给缸需实现“快进一一工进一一快退一一停止”这四

个工作循环,而后夹紧缸松开。

(I)指出标出数字序号的液压元件名称。

(2)指出液压元件6的中位机能。

(3)列出电磁铁动作顺序表。(通电“+”,失电“・”)

1YA2YA3YA4YA

夹聚

快进

工进

快退

松开

答:(1)1一减压阀;2—单向阀;3一二位四通电磁换向阀;4一压力继电器;

5—液压缸;6一三位四通电磁换向阀。

(2)O型。

(3)

1DT2DT3DT4DT

夹紧————

快进—+—十

工进—+——

快退——++

松开+———

11.图示系统中溢流阀的调整压力为PA=3MPa,PB=1.4MPa,PC=2MPa。试求系统的外负载趋于无限大时,泵

的输出压力为多少?

至系统

答:PA=3MPa

12.如图所示系统可实现“快进一工进一快退一停止(卸荷)”的工作循环。

(I)指出标出数字序号的液压元件的名称。

(2)试列出电磁铁动作表(通电“+”,失电“一”)。

1YA2YA3YA

-rv-i2YA-nr-i3YA

r快进,

TIAJT居2

L-Ir±U工进

快退

停止

答:(1)I—变量泵;2—调速阀;3-二位二通电磁换向阀;4—二位三通电磁换向阀;5—液压缸。

(2)

IYA2YA3YA

快进—++

工进++—

快退——+

停止———

13.下.图所示减压回路中,若溢流阀的调整压力分别为4MPa,减反阀的调定压力为1.5MPa,试分析:(假设:

至系统的主油路截止,活塞运动时夹紧缸的压力为0.5MPa)

(I)活塞在运动时,A.B两处的压力分别是多少?

(2)活塞夹紧工件,其运动停止时,A、B两处的压力又分别是多少?

ton

答:(1)pA=pB=0.5MPa

(2)pA=4MPa,pB=l.5MPa

14,下图所示的液压回路,要求实现“快进一工进一快退一停止《卸荷)”的工作循环,试列出电磁铁动作顺

序表。(通电“+”,失电“・”)

1DT

^£n>1TA2YASi人1TA

动作

IDT?2PmT快进

HI冒刖”Titt

快退

逑停止

答:

IYA2YA3YA4YA

快进+—++

工进———+

快退—++(一)+

停止————

20、认真分析如图所示的液压系统,按电气元件的工作顺序和工作状态,试分析说明液压电气元件

缸各动作的运动和工作状态。(注:电气元件通电为“+”,断电为“一”)

动作名称1YA2YA

1—+

2++

3十—

4*+

5十——

6——

7+——

答:1——活塞快进。

2一—第一种速度工进。

3----停留。

4----第二种速度工进。

5----停留。

6快退。

7一一停止。

21.如图所示液压系统,完成如下动作循环:快进一工进一快退一停止、卸荷。试写出动作循环表,并评述

系统的特点。

解:电磁铁动作循环表

1YA2YA3YA4YA

快进十一—一

工进+一+

快退

停止、卸荷———+

特点:先导型溢流阀卸荷回路卸荷压力小冲击小,回油节流调速回路速度平稳性好,发热、泄漏节流调速影

响小,用电磁换向阀易实现自动控制。

22.如图所示系统能实现”快进一1工进~2工进一快退一停止”的工作循环。试画出电磁铁动作顺序表,

并分析系统的特点?

4YA

2\ftGHF

解:电磁铁动作循环表

IYA2YA3YA4YA

快进+—++

1工进+————+

2快退1

快退——+++

停止————————

23.如图所示液压系统可实现快进一工进一快退一原位停止工作循环,分析并回答以下问题:

(I)写出元件2.3.4.7、8的名称及在系统中的作用?

(2)列出电磁铁动作顺序表(通电“+”,断电“一”)?

(3)分析系统由哪些液压基本叵路组成?

(4)写出快进时的油流路线?

解:(1)2——35DY,使执行元件换向3——22C,快慢速换接

4一一调速阀,调节工作进给速度7一—溢流阀,背压阀

8——外控内泄顺序阀做卸荷阀

(2)电磁铁动作顺序表

工况IYA2YA行程阀

快进+————

工进+——+

快退—++(一)

原位停止———

(3)三位五通电电液换向阀的换向回路、进口调速阀节流调速回路

单向行程调速阀的快、慢、快换速回路、差动连接快速回路、双泵供油快速回路

24.如图所示,当负载无穷大时,填写电磁铁动作顺序表。

4MPa5MPa

|---11-----1

Ii1压力表

2YA

1YA读数

——

+—

—+

++

解:12MPa,9MPa,7MPa,4MPa

31.如图所示液压系统,完成如下动作循环:快进一工进一快退一停止、卸荷。试写出动作循环表,并评述

系统的特点。

2声承^

解:

1YA2YA3YA4YA

快进+———

工进十—+—

快退—+——

停止、卸荷

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