液压缸活塞密封圈非均匀磨损的探讨

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密封圈磨损或损坏的原因

密封圈磨损或损坏的原因

密封圈磨损或损坏的原因密封圈是一种用于将两个部件或设备的接口密封起来,防止液体、气体或其他物质泄漏的环形零件。

然而,在使用过程中,密封圈可能会发生磨损或损坏。

以下是可能导致密封圈磨损或损坏的原因:1.废旧材料:密封圈通常由橡胶、塑料、金属等材料制成。

如果使用的材料不合适或质量低劣,密封圈的耐磨性和耐腐蚀性可能较差,容易磨损或损坏。

2.过高或过低的温度:在高温或低温环境下,密封圈的材料性能可能发生变化。

高温会使密封圈变硬或变脆,失去弹性,从而导致磨损或损坏。

低温则可能使材料变得脆性,容易断裂。

3.高压或低压环境:当密封圈处于高压环境下时,会经受较大的应力和压力,可能会导致材料变形或破裂。

相反,低压环境下的密封圈可能会因受力不足而失去密封效果。

4.动态运动:密封圈在运动或运转的设备中承受着反复的压力、摩擦和振动。

长时间的摩擦和振动会使密封圈磨损,最终导致泄漏发生。

5.化学腐蚀:密封圈可能接触到具有腐蚀性的液体或气体,例如酸、碱等。

这些化学物质可能会侵蚀密封圈的材料,导致其失去弹性、变得脆性或溶解。

6.错误的安装或使用:如果密封圈安装不当、使用不正确,例如过度拉伸、错位、错配或不正确的润滑,都可能导致密封圈磨损或损坏。

7.使用寿命:密封圈具有一定的使用寿命,随着时间的推移和使用次数的增加,材料会逐渐老化,失去弹性和耐磨性,从而容易发生磨损或损坏。

针对密封圈磨损或损坏的原因,可以采取以下措施来预防或解决问题:1.选择适当的材料:根据工作环境的温度、压力等要求,选择合适的密封圈材料,确保其具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。

2.控制温度:在高温或低温环境中使用适合的密封圈,或者采取措施来降低环境温度,以减少对密封圈的影响。

3.控制压力:根据设备的工作压力,选择合适的密封圈,并确保系统压力在设计范围内,避免过高或过低的压力对密封圈的破坏。

4.定期检查和维护:定期检查密封圈的磨损情况,若有损坏或磨损现象及时更换或维修,防止泄漏的发生。

基于有限元分析的液压缸密封圈磨损分析

基于有限元分析的液压缸密封圈磨损分析

基于有限元分析的液压缸密封圈磨损分析
师玉璞;杜娴;赵帆;唐梓巍;杜慧玲
【期刊名称】《液压气动与密封》
【年(卷),期】2024(44)1
【摘要】液压缸密封圈磨损原因较多,难以通过肉眼直观观察,很难找到直接原因,提出基于有限元的液压缸密封圈磨损量分析方法。

基于液压缸密封圈几何模型、材料模型和物理模型,分析了橡胶密封圈在应力和应变上的非线性,通过定义应变密度函数,构建了液压缸密封圈的有限元模型。

根据液压缸活塞的密封结构,分析了液压缸活塞的运动特点,利用Archard模型描述密封圈的外观特征变化,通过计算密封圈接触面上任意一点的磨损深度,分析液压缸密封圈的磨损量。

试验结果表明,所研究方法可以对液压缸密封圈的裂纹深度与裂纹扩展角度进行有效分析,两项指标的试验分析与实测结果基本一致,裂纹深度的试验分析误差最大值仅为0.002 mm。

方法有助于提高液压缸设计的密封可靠性。

【总页数】5页(P74-78)
【作者】师玉璞;杜娴;赵帆;唐梓巍;杜慧玲
【作者单位】西安科技大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH137;TB42
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活塞磨损原因及预防措施

活塞磨损原因及预防措施

活塞磨损原因及预防措施摘要:分析了活塞磨损原因及凡尔磨损造成的危害,并提出了预防措施和改进建议。

分析表明,采取下接箍扶正器、注塑杆和调整冲次等方法,对抽油杆和油管偏磨起到一定的预防作用。

关键词:凡尔罩磨损改进建议一、原因分析(1)井液粘度的升高。

随着注聚合物或其它化学药剂,使井液粘度上升,活塞凡尔球在上下行程的阻力增大,上下行程时球的速度小于活塞的速度时,运行过程严重滞后于活塞,活塞在上下运动时凡尔球撞击凡尔座和凡尔罩,长期撞击使活塞凡尔磨损,活塞下行程受阻,活塞以上的抽油杆下部承受上部杆柱的重力。

因此,偏磨严重的抽油杆总是出现在杆柱的最下部,甚至是泵内扶正杆。

(2)活塞凡尔结构不合理。

现在使用的凡尔罩多数为四棱或均部孔眼的网状结构。

见图1和图2。

图1 网状结构图2 四棱结构(3)网状结构不尽合理,四棱结构最不合理。

这是由于见聚井在平均流过凡尔的流量不变的情况下,凡尔球对凡尔罩的撞击首先从凡尔罩中部开始,磨损程度逐渐向周边扩展。

像四棱结构那样,中部为空的,只有四周限制凡尔球的四条棱,凡尔球在开始的时候,已经存在堵住活塞的趋势,只有四条棱与凡尔球接触,四条棱线很容易磨损。

见图3和图4。

一般D≧d,在D=d时,只要磨损量H=D/2,就可以堵住凡尔,形成卡泵的假象,而且这一问题不容易被发现,还要上施工队伍处理,造成很大的浪费。

凡尔球与凡尔罩接触是在圆形凡尔罩的中间的点接触。

因此,凡尔罩的过流通道应该分布在四周,而中间应为凡尔球与凡尔罩接触的坚实的点。

凡活塞磨损的井,抽油杆、油管也要偏磨。

图3 四棱结构图4 凡尔罩磨损加快(4)凡尔球完全堵住活塞通道,活塞下行严重受阻。

图5是X1井活塞下凡尔磨损情况,四棱结构已经磨没,可需要立即停机处理,造成管杆磨损相对少一些。

图6是X2井一个网状结构的凡尔罩磨损的实例,凡尔罩磨损磨损较严重,但仍有液体通过的空隙,活塞下行程仍可缓慢下行,这种情况造成管杆磨损要严重一些。

油缸密封件损坏的原因

油缸密封件损坏的原因

油缸密封件损坏的原因油缸密封件的损坏原因可能有多种,主要包括以下几个方面:1.强烈的摩擦和磨损:油缸密封件在工作时,承受着高压和频繁的摩擦。

如果润滑不良或使用时间过长,密封件的表面就会磨损,从而导致密封性能下降甚至失效。

2.温度和压力的变化:油缸的工作环境通常会受到温度和压力的变化。

如果密封件无法适应这种环境变化,就会发生损坏。

例如,在高温环境下,密封件可能会变硬、变脆,失去其弹性,从而导致密封失效。

3.化学腐蚀:某些工作环境中可能存在腐蚀性的介质,这些介质可能会对密封件产生化学反应,导致其损坏。

例如,酸性或碱性介质都可能腐蚀密封件的材料,使其失去密封性能。

4.设计不良或制造质量问题:如果密封件的设计不合理或者制造质量出现问题,例如材料不符合要求、尺寸偏差过大等,都可能导致密封件损坏。

为了预防油缸密封件的损坏,可以采取以下措施:1.选择合适的材料:根据工作环境的要求,选择耐高温、耐腐蚀的密封材料,以确保密封件能够长时间稳定地工作。

2.优化润滑条件:确保油缸内的润滑油质量良好,及时更换和维护润滑系统,保证密封件的良好润滑,减少摩擦和磨损。

3.控制温度和压力变化:合理设计油缸的附件和工作环境,尽量避免过大的温度和压力变化对密封件造成的不利影响。

4.定期检查和保养:定期检查油缸密封件的使用情况,如果发现异常,及时更换或修复。

同时,保持油缸的清洁,避免杂质和污染物对密封件的影响。

总之,油缸密封件损坏的原因可能有多种,而预防措施则包括选择合适的材料、优化润滑条件、控制温度和压力变化以及定期检查和保养等。

通过合理的设计和维护,可以延长油缸密封件的使用寿命,提高设备的正常运行效果。

密封圈磨损或损坏的原因

密封圈磨损或损坏的原因

密封圈磨损或损坏的原因密封圈是一种用于防止液体、气体或固体颗粒从工业设备或机械中泄漏的组件。

密封圈通常由橡胶、塑料或金属材料制成,且处于不同的应用条件下,可能会出现磨损或损坏。

以下是导致密封圈磨损或损坏的一些原因:1.使用寿命。

密封圈在使用过程中会经历不断的磨损,随着时间的推移,会发生老化、变硬和失去弹性等现象。

这些磨损迹象最终会导致密封圈无法达到预期的密封效果。

2.温度变化。

密封圈在高温或低温环境下使用时,会受热胀冷缩的影响,导致其体积发生变化,从而对密封性能产生不利影响。

密封圈材料的选择应考虑到工作环境中的温度波动范围和对密封圈材料的影响。

3.压力变化。

密封圈在高压或低压环境下使用时,承受的压力会导致密封圈变形、渗漏或裂纹。

因此,正确选择适合工作压力范围的密封圈材料至关重要。

4.化学腐蚀。

一些工作环境中存在的化学物质,如酸、碱、溶剂等,在接触密封圈时可能导致材料的腐蚀或溶解。

如果密封圈材料无法抵抗化学腐蚀,就会导致材料的磨损或损坏。

5.不合适的润滑。

适当的润滑对于延长密封圈的使用寿命和确保其正常运行非常重要。

如果使用了不合适的润滑剂或没有适时添加润滑剂,可能导致密封圈的摩擦增加,从而损坏密封圈。

6.安装错误。

密封圈的正确安装是确保其有效工作的重要因素之一、如果安装不当,如拉伸过度或安装不到位,可能会导致密封圈的表面损坏或产生不必要的应力,从而导致磨损或损坏。

7.轴向偏移或振动。

如果密封圈所处的轴与孔并不完全对中或存在振动,会产生额外的应力和摩擦,进而损坏密封圈。

8.缺乏维护和保养。

长期没有进行密封圈的维护和保养,如清洁、润滑和更换磨损的密封圈,可能导致密封圈的损坏。

综上所述,密封圈磨损或损坏的原因有很多,包括使用寿命、温度变化、压力变化、化学腐蚀、不合适的润滑、安装错误、轴向偏移或振动以及缺乏维护和保养等。

为了确保密封圈的正常运转,应在选择适当的材料、正确安装和定期维护的基础上采取必要的预防措施。

液压泵磨损原因及改进措施

液压泵磨损原因及改进措施

液压泵磨损原因及改进措施在维修液压泵时从以下三点查找故障原因,并对系统进行改进(1)检查动臂油缸的内漏情况。

最简单的方法是把动臂升起,看其是否有明显的自由下降。

若下落明显则拆卸油缸检查,如已磨损应予更换。

(2)检查*纵阀。

首先清洗安全阀,检查阀芯是否磨损,如磨损应更换。

安全阀安装后若仍无变化,再检查*纵阀阀芯磨损情况,其间隙使用限度一般为0.06mm,磨损严重应更换。

(3)测量液压泵的压力。

若压力偏低,则进行调整,加压力仍调不上去,则说明液压泵严重磨损。

一般来说,造成动臂带载不能提升的主要原因为:a、液压泵严重磨损。

在低速运转时泵内泄漏严重;高速运转时,泵压力稍有提高,但由于泵的磨损及内泄,容积效率显著下降,很难达到额定压力。

液压泵长时间工作又加剧了磨损,油温升高,由此造成液压元件磨损及的老化、损坏,丧失密封能力,变质,最后导致故障发生。

b、液压元件选型不合理。

动臂油缸规格为70/40非标准系列,密封件亦为非标准件,制造成本高且密封件更换不便。

动臂油缸缸径小,势必使系统调定压力高。

c、液压系统设计不合理。

*纵阀与全液压转向器为单泵串联,安全阀调定压力分16mpa,而液压泵的额定工作压力也为16mpa。

液压泵经常在满负载或长时间超负荷(高压)情况下工作,并且系统有液力冲击,长期不换油,液压油受污染,加剧液压泵磨损,以致液压泵泵壳炸裂(后曾发现此类故障)。

2改进及效果(l)改进液压系统设计。

经过多次论*,最后采用先进的优先阀与负荷传感全液压转向器形式,。

新系统能够按照转向要求,优先向其分配流量,无论负载大小、方向盘转速高低均能保*供油充足,剩余部分可全部供给回路使用,从而消除了由于转向回路供油过多而造成功率损失,提高了系统效率,降低了液压泵的工作压力。

(2)优化设计动臂油缸和液压泵造型,降低系统工作压力。

通过优化计算,动臂油缸采用标准系列80/4。

液压泵排量由10ml/r提高为14ml/r,系统调定压力为14mpa,满足了动臂油缸举升力和速度要求。

液压缸密封技术探讨及应用

液压缸密封技术探讨及应用
被 密封 面 的配合 , 对密封 性 能也 非 常重 要 。如 沟槽
护方法 , 在现有的技术水平上有效降低泄漏。而液
压 系统 中液 压 缸 数量 大 , 类 多 , 种 泄漏 原 因也 较 复 杂 , 各 生产 单 位 所 占检修 工 作 量 极 大 , 接 关 系 在 直 到 系统 的稳 定 性 与 生 产 的 连 续 性 , 文 结 合 L 本 F炉 电极 升降油 缸 现 场 工 作 情 况 着 重 讨 论 油 缸 密 封 的
质 的密封 圈 。
体作为能量传递介质的液压系统来说 , 必须保证具
有密 封工 作腔 , 因此 密封 的作 用 对 液压 元件 与 系 统
的正 常工 作至关 重要 。
液压 系统 泄漏不 仅造 成 油液 资 源 的浪 费 , 还造 成停 机损失 , 境 污 染 , 统 效 率 降 低 , 灾 隐患 。 环 系 火
性 的要求 。因此 , 密封材 料 的升 级成 为 提升 密封 性 能 及液压 缸使 用周 期 的关 键 。 2密封 圈 的保存 问题 。通 常情 况 下 , ) 液压 密 封 件 的库 存 量 较 大 , 场人 员 对 其 的 维护 、 管 须 规 现 保 范化 、 度化 , 制 以便及 时发 现 问题 , 免使 用 老化 变 避
从 对 钢铁工 业 的调查 统计 中得知 , 生 泄露 的 主要 产
元 件及 其 占总 泄 漏 的 比例 是 , 压 缸 占 2 % , 路 液 8 管 系统 占 4 .% , 45 液压 泵 占 75 。通 过 以上 数 据 特 .% 别 值得 注意 的是静 密封 泄 漏 占 了很大 比例 , 对 于 但 静 密封 防治泄 漏并 不存 在很 多 技 术难 题 , 以通 过 可 制 定 和 实施 正 确 规 范 的 密封 设 计 、 产 、 装 和 维 生 安

液压缸常见故障及修复方法

液压缸常见故障及修复方法

液压缸常见故障及修复方法液压缸在液压设备中占有重要的地位,其故障将直接影响设备的正常工作和寿命。

大量实践表明,液压缸的故障主要表现为泄漏(内泄和外泄),而导致泄漏的原因主要是下列几个部位的损坏,即密封件损坏、端盖连接螺钉失效、导向套磨损和活塞支承坏部位磨损等.其中,后三种损坏又会导致密封件的损坏.下面,根据多年来修复液压缸的经验,对密封件损坏的原因进行分析并提出改进及修复方法。

1.由于安装型式不当引起的O形圈失效有时,设计者从装配、安装、工艺及零件强度等因素,考虑将O形圈设计成角密封或端面密封型式。

我们认为这种密封型式不宜用于中高压液压缸,因为此类型式的密封作用主要是靠拉杆或螺钉的压紧力来保证的。

随着液压缸的工作时间或工作压力的增加,将出现螺钉松动或拉杆的拉伸变形现象,导致压紧力减小,从而失去密封作用,产生泄漏.另外,如果几个螺钉的拧紧程度不同也有可能引起泄漏。

这种情况虽可通过均匀拧紧螺钉或在螺母上加防松装置予以解决,但最好还是将端面密封或角密封改为圆周密封。

2.端盖上螺钉失效经定期检查或更换密封圈后的液压缸重新运行时,经常仅运转两三天便因压盖上的螺钉损坏而出现泄漏。

这种故障一般是由于液压缸拆装后立即投入运转造成的。

虽然组装时已将螺钉均匀拧紧,但因摩擦阻力随螺钉接合面的粗糙度不同而异,各螺钉的实际紧固力不尽相同,有的螺钉处于一种假紧固状态.因此液压缸工作后各螺钉的受力是不均匀的。

若压盖与缸筒法兰之间留有压紧余量,螺钉又未完全拧紧时,上述现象会更加明显,以致于造成螺钉逐个损坏。

这类故障的解决办法是:在液压缸组装后不要立即投入正式运行,而是先加压,然后再度将螺钉拧紧,拧紧时应注意使压紧量保持均等。

若必须留有一定间隙时,应插入适当的垫片,再将螺钉完全固紧.3.因导向套和活塞支承环的过度磨损而引起密封件快速损坏若液压缸因有泄漏而达不到预定的输出力时,其原因多数是由于活塞杆上的密封件损坏所致.而密封件的频繁损坏又归因于导向套和活塞支承环的过度磨损.当导向套与活塞杆、活塞支承环与缸筒的动配合间隙超过一定限度时,不但会加速密封件的磨损,而且还可能引起液压缸失稳,造成活塞杆弯曲,因此必须对磨损的导向套及活塞支承环进行修理或更换。

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的表面接触应力,达到密封效果。即靠密封件在装
曾考虑过 V 形密封圈和多种组合密封件,如雷 配时的压缩力,使密封件产生弹性变形所形成的弹
形圈、格来圈、斯特封等,经过多次选型,考证,因摩 性接触力而起的导向密封作用。
擦阻力过大,准20 mm 尺寸局限等因素,最终选择了 “车氏”J 型滑环式组合密封圈(图 3)。
1 活塞密封圈非均匀磨损的机理
活塞缸工作时,活塞在缸筒内作往复直线运动。 在活塞外表面与缸筒内表面完全同心的情况下,密 封圈产生的是均匀磨损。
活塞与缸筒是否同心,除了受自身同轴度精度 的影响外,还与活塞杆有关。活塞与活塞杆连接后 (见图 1),多种影响因素也可能导致活塞与缸筒产 生同轴度误差,这些影响因素包括:(1)活塞杆连接 外表面与活塞内表面的同轴度误差,见图 1 中“A” 处;(2) 活塞杆外表面与缸盖内表面的同轴度误差, 见图 1 中“B”处;(3)缸筒内表面与缸盖外表面的同
图 1 液压缸结构简图
收稿日期:2010-03-23 作者简介:赵家文(1956-),男,副教授,工程师,研究方向为液压传动 技术及装备。
(a)
(b)
图 2 活塞结构
52
2010 年第 5 期
2 减小非均匀磨损的方法
3 结束语
在活塞与活塞杆之间采用柔性连接方式,可以
为保证液压缸具有良好的密封性能,可以通过
图 3 J 型滑环式且合密封结构 1-反馈杆;2-盖板;3-铜轴套;4-上法兰;5-J 型滑环 式组合密封;6-润滑槽;7-O 形密封圈
该密封结构采用 O 形圈与增强 PTFE J 型滑环 叠加使用,由于合成橡胶材质的 O 形圈具有较大的 弹性,它将迫使 J 形滑环紧贴密封表面,产生足够大
参考文献 [1]雷天觉主编《. 液压工程手册》[M].北京:机械工业出版社,
中图分类号:TP138
文献标识码:B
文章编号:1672-8904(2010)05-0051-002
液压缸是液压系统中的主要执行元件。据有关 资料统计,在工程机械所有故障中,液压缸漏油故障 约占 30%。液压缸漏油会严重影响设备的平稳性、 可靠性和使用寿命。
通过分析和研究密封圈产生非均匀磨损的机 理,改进活塞缸的相关结构,解决其产生非均匀磨损 的问题,对减小泄漏、提高活塞缸的效率,具有十分 重要的意义。
Can Xiaofeng Hu Fuhua
第 5 期(总第 42 期) 2010 年 9 月
Fluid Power Transmission and Control
No.5 (Serial No.42) Sep. 2010
液压缸活塞密封圈非均匀磨损的探讨
赵家文 ( 金肯职业技术学院机械与汽车工程系 江苏南京 211156)
摘 要 :活塞外表面密封圈在活塞缸中,起到隔离两腔、防止泄漏的作用,是需要定期更换的易损件。非均匀磨损的主 要原因是活塞杆与活塞连接以后所导致的活塞外表面与缸筒内表面的不同轴。通过采用柔性连接方式,减小液压缸 活塞外表面密封圈产生的非均匀磨损。 关 键 词 :液压缸;活塞;磨损;密封圈
3结语
该结构经外控油装置试验台试验,当变油压力
为 1.4~1.8 MPa(<2 MPa),符合规定技术要求。改进
以后,新密封结构具有如下优点:
① 结构简单,安装方便;
② 摩擦系数稳定,动、静摩擦阻力低,无低压爬
行等不良现象;
③ 密封性能可靠,使用寿命长。
到目前为止,无渗漏现象发生。在提高产品质
量的同时,得到了用户们一致认可。
1990 [2]成大先主编《. 机械设计手册.单行本.润滑与密封》[M].北京:
化学工业出版社,2004 [3] 徐州车氏密封有限公司等密封件产品样本
Improving on the Seal Used for Feedback Pole in Hydraulic Control
Variable Displacement Pumps
减小密封圈的非均匀磨损。
柔性连接方式,将其它因素对活塞外表面与缸体内
如图 3 所示,活塞与活塞杆之间采用较大的间 表面的同轴度影响消除掉,减小活塞密封圈的非均
隙,活塞两端面与两个压板之间亦留有较大间隙,在 匀磨损,同时由于降低了对活塞、活塞杆、缸筒及缸
活塞与活塞杆之间配置 O 型密封圈,其弹性系数要 盖制造精度的要求,使上述零件的加工成本和装配
制,2006,(5):50- 53
Discussing of the Non-uniform Wear on Hydraulic Cylinder Piston Rings
Zhao Jiawen
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(上接第 50 页) (3) 选用组合密封
小于活塞外表面密封圈的弹性系数。O 型密封圈有 成本降低,达到事半功倍的效果。
两个减小因为活塞杆与活塞连接以后 的误差对活塞外表面与缸筒内表面同轴度的影响。
参考文献 [1] 雷天觉. 新编液压工程手册[M]. 北京:北京理工大学出版
社,1998 [2] 赵虹辉.浅析液压缸活塞杆密封泄漏的原因及改进方法[J].
液压气动与密封,2006,(4):22- 23
[3] 刘玉慧. 液压缸泄漏分析及预防[J].山东农机化,2007,(3):
24- 25
[4] 张德明.改善液压系统密封性能的方法探讨[J].液压气动与
密封,2008,(2):6- 8
[5] 刘旭.液压缸中密封件的失效原因分析[J].流体传动与控
图 3 柔性活塞结构
轴度误差,见图 1 中“C”处。 同时,当活塞杆与被驱动负载连接以后,负载对
活塞与缸筒的同轴度也会产生影响。 正是由于这些叠加产生的误差,使活塞与缸筒
不同轴,从而导致密封圈产生非均匀磨损。 要解决上述同轴度误差,首先要保证相关零件
的加工精度,如保证活塞杆的直线度, 活塞密封沟 槽的加工精度,以及活塞杆与活塞的同轴度;其次在 安装时要避免液压缸轴心线与负载运动方向的偏 离。最后, 在液压缸装配时, 也应尽量保证缸筒与缸 盖,缸盖与活塞杆的同心。
以常见的半环式连接结构为例子,来分析密封 圈产生非均匀磨损的机理。
当活塞与活塞杆刚性连接以后,由于制造、装 配、使用的原因,上述分析的三种原因使活塞轴线与 缸筒轴线产生一个角度,见图 2(a)。这时密封圈上 的变形不等,产生了沿周向非均匀分布的径向力,见 图 2(b)。非均匀分布的径向力使作用在密封圈上的 正压力不等,从而使密封圈与缸筒内表面沿周向产 生的摩擦力不等,导致磨损量大小不等,最终造成密 封圈沿周向产生非均匀磨损的结果。
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