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1、1典型液压系统典型液压系统 8.1 组合机床动力滑台液压系统 2 图8-1 组合机床 1.床身；2.动力滑台；3.动力头；4.主轴；5.刀具；6.工件；7.夹具；8.工作台；9.底座 8.1.1 概述 组合机床一般由通用部件(如动力头、动力滑台等)和部分专用部件(如主轴箱、夹具等)组合而成(见图8-1)，具有加工能力强、自动化程度高、经济性好等优点。动力滑台是组合机床上实现进给运动的一种通用部件，配上动力头和主轴箱后可以对工件完成钻、扩、铰、镗、铣、攻螺纹孔等和端面的加工工序。YT4543型液压动力滑台由液压缸驱动，它在电气和机械装置的配合下可以实现各种自动工作循环。3 8.1.2 工作原理
2、YT4543型动力滑台的液压系统的动作循环表和系统图分别如表8-1和图8-2所示。由图可见，这个系统能够实现“快进工进停留快退停止”的半自动工作循环，其工作情况如下：1.快进 快速前进时，按下起动按钮，电磁铁1YA通电，先导阀11左位工作，在控制油推动下，主阀12亦左位工作。由于快进时滑台负载较小，系统工作压力不高，因而变量液压泵14输出最大流量顺序阀2仍处于关闭状态，这时液压缸7以差动方式工作，快速前进，此时，液压缸7右腔回油通过阀12(左位)及单向阀3,行程阀8(右位)流回液压缸7左腔，形成差动工作方式。2.第一次工进 当滑台快进到预定的位置，滑台上的挡块压下行程阀8时，第一次工作进给便开
3、始。这时，其余液压元件所处状态不变，但由于调速阀4接入系统，使系统压力升高，顺序阀2打开；限压式变量液压泵14自动减小其输出流量，以与调速阀4的流量相适应。此时液压缸7右腔回油经阀12(左位)、顺序阀2及背压阀1回油箱。4 3.第二次工进 当第一次工作进给结束，挡块压下行程开关，使电磁铁3YA通电时，第二次工作进给开始。此时，顺序阀2仍打开；由于调速阀10的开口比调速阀4小，系统工作压力进一步升高，限压式变量液压泵14的输出流量与调速阀10的流量相适应，滑台的进给速度降低。4.停 留 当滑台以第二次工进速度行进到碰上死挡块时，不再前进，开始停留。此时，油路状态不变，变量液压泵14仍在继续运转，
4、系统压力不断升高，液压泵的输出流量减小至与系统(含液压泵)的泄漏量适应。同时，液压缸左腔的压力亦随之升高，压力继电器5动作并发信号给时间继电器(图8-2中未画出)，经过时间继电器的延时，使滑台停留一段时间后再返回。5 5.快退 电磁铁1YA断电、2YA通电，先导阀11右位工作，控制油路换向，使换向阀12亦右位工作，因而主油路换向。由于此时滑台没有外负载，系统压力下降，限压式变量液压泵14的流量又自动增至最大，滑台便快速退回。此时液压缸7左腔回油经单向阀6、换向阀12（右位）回油箱。6.停止 当滑台快速退回到原位时，挡块压下终点开关，电磁铁2YA和3YA都断电，此时先导阀11、换向阀12在其对中
5、弹簧作用下回到中位，液压缸7两腔封闭，滑台停止运动，变量液压泵14卸荷。67图8-2 YT4543型动力滑台液压系统图1.背压阀；2.顺序阀；3.单向阀；4.一次工进调速阀；5.压力继电器；6.单向阀；7.液压缸；8.行程阀；9.电磁阀；10.二次工进调速阀；11.先导阀；12.换向阀；13.单向阀；14.液压泵；15.压力表开关；p1、p2、p3.压力表接点8 表8-1 YT4543型动力滑台液压系统的动作顺序表注：表中“+”表示电磁铁通电。9 8.1.3 技术特点 YT4543型动力滑台液压系统具有以下一些性能特点：1.系统采用了“限压式变量液压泵-调速阀-背压阀”式调速回路。2.系统采用
6、了限压式变量液压泵和液压缸差动连接两项措施来实现快进，可获得较大的快进速度，且能量利用也比较合理。3.系统采用了行程阀和顺序阀实现快进与工进的换接。4.系统采用了换向时间可调的电液换向阀来切换主油路，使滑台的换向更加平稳，冲击和噪声小。10典型液压系统11 8.2.1 概述 液压机是一种可用于加工金属、塑料、木材、皮革、橡胶等各种材料的压力加工机床，能完成锻压、冲压、折边、冷挤、校直、弯曲、成形、打包等多种工艺，具有压力和速度可大范围无级调整、可在任意位置输出全部功率和保持所需压力等许多优点，因而用途十分广泛。液压机的结构形式很多，最常见为三梁四柱式液压机，通常由横梁、立柱、工作台、滑块和顶出
7、机构等部件组成。液压机的主运动为滑块和顶出机构的运动。滑块由主液压缸(上缸)驱动顶出机构由辅助液压缸(下缸)驱动，其典型工作循环如图8-3所示。液压机液压系统的特点是压力高，流量大，功率大，以压力的变换和控制为主。图8-3 液压机的典型工作循环12 8.2.2 工作原理 3150kN插装阀式液压机的电磁铁动作顺序表和液压系统图分别如表8-2和图8-4所示。由图可见，这台液压机的主液压缸(上缸)能实现“快速下行慢速下行、加压保压释压快速返回原位停止”的动作循环；辅助液压缸(下缸)能实现“向上顶出向下退回原位停止”的动作循环。该液压机液压控制系统采用二通插装阀构成。液压机的液压系统实现空载启动：按
8、下启动按钮后，液压泵启动，此时所有电磁阀的电磁铁都处于断电状态，于是，三位四通电磁阀4处在中位。插装阀F2的控制腔经阀3、阀4与油箱相通，阀F2在很低的压力下被打开，液压泵输出的油液经阀F2直接回油箱。131、2、6、10、11、15、18.调压阀；3、7.缓冲阀；5、8、9、13、16、17、19、20.二位四通电磁阀；4、12.三位四通电磁阀；14.单向阀；21.液控单向阀；22.电接点压力表；23.充液油箱；24.主液压缸；25.辅助液压缸图8-4 3150kN插装阀式液压机系统图1415 液压机的液压系统实现空载启动：按下启动按钮后，液压泵启动，此时所有电磁阀的电磁铁都处于断电状态，于
9、是，三位四通电磁阀4处在中位。插装阀F2的控制腔经阀3、阀4与油箱相通，阀F2在很低的压力下被打开，液压泵输出的油液经阀F2直接回油箱。1.主液压缸工作状况：(1)快速下行 液压泵启动后，按下工作按钮，电磁铁1YA、3YA、6YA通电，使阀4和阀5下位工作，阀12上位工作。因而阀F2控制腔与调压阀2相连，阀F3和阀F6的控制腔则与油箱相通，所以阀F2关闭，阀F3和F6打开，液压泵向系统输油。油液经阀Fl、阀F3到主液压缸上腔。主液压缸下腔回油经阀F6回油箱。液压机上滑块在自重作用下会迅速下降，液压泵的流量较小，主液压缸上腔产生负压，这时液压机顶部的充液油箱23通过充液阀21向主液压缸上腔补油。
10、16 (2)慢速下行 当滑块以快速下行至一定位置，滑块上的挡块压下行程开关2SA时，电磁铁6YA断电，7YA通电，使阀12下位工作，插装阀F6的控制腔与调压阀11相连，主液压缸下腔的油液经过阀F6在阀11的调定压力下溢流，因而下腔产生一定背压，上腔压力随之增高，使充液阀21关闭。进入主液压缸上腔的油液仅为液压泵的流量，滑块慢速下行，其速度由泵流量决定。(3)加压 当滑块慢速下行碰上工件时，主液压缸上腔压力升高，恒功率变量液压泵输出的流量自动减小，对工件进行加压。当压力升至调压阀2调定压力时，液压泵输出的流量全部经阀F2溢流回油箱，没有油液进入主液压缸上腔，滑块便停止运动。17 (4)保压 当主
11、液压缸上腔压力达到所要求的工作压力时，电接点压力表22发出信号，使电磁铁1YA、3YA、7YA全部断电，因而阀4和阀12处于中位，阀5上位工作；阀F3控制腔通压力油，阀F6控制腔被封闭，阀F2控制腔通油箱。所以，阀F3、F6关闭，阀F2打开，这样，主液压缸上腔闭锁对工件实施保压，液压泵输出的油液经阀F2直接回油箱，液压泵卸荷。(5)释压 主液压缸上腔保压一段所需时间后，时间继电器发出信号，使电磁铁4YA通电，阀8下位工作，于是，插装阀F4的控制腔通过缓冲阀7及阀8与油箱联通。由于缓冲阀7节流口的作用，阀F4缓慢打开，从而使主液压缸上腔的压力慢慢释放，系统实现无冲击释压。18 (6)快速返回 主
12、液压缸上腔压力降低到一定值后，电接点压力表22发出信号，使电磁铁2YA、4YA、5YA、12YA都通电，于是，阀4上位工作，阀8和阀9下位工作，阀20左位工作；阀F2的控制腔被封闭，阀F4和阀F5的控制腔都通油箱，充液阀21的控制腔通压力油。因而阀F2关闭，阀F4、F5和阀21打开。液压泵输出的油液全部进人主液压缸下腔，由于下腔有效面积较小，主液压缸快速返回。此时主液压缸上腔油液经阀F4回油箱，也经阀21回充液油箱。(7)原位停止 当主液压缸快速返回到达终点时，滑块上的挡块压下行程开关1SA让其发出信号，使所有电磁铁都断电，于是全部电磁阀都处于原位；阀F2的控制腔依靠阀4的d型中位机能与油箱相
13、通，阀F5的控制腔与压力油相通。因而，阀F2打开，液压泵输出的油液全部经阀F2回油箱，液压泵处于卸荷状态；阀F5关闭，封住压力油流向主液压缸下腔的通道，主液压缸停止运动。192.辅助液压缸工作状况：(1)顶 出 工件压制完毕后，按下顶出按钮，使电磁铁2YA、9YA和10YA都通电，于是阀4上位工作，阀16、17下位工作；阀F2的控制腔被封死，阀F8和阀F9的控制腔通油箱。因而阀F2关闭，阀F8、F9打开，液压泵输出的油液进入辅助液压缸下腔，实现向上顶出。(2)退 回 按下退回按钮，使9YA、10YA断电，8YA、11YA通电，于是阀13、19下位工作，阀16、17上位工作；阀F7、F10的控制
14、腔与油箱相通，阀F8的控制腔被封死，阀F9的控制腔通压力油。因而，阀F7、F10打开，阀F8、F9关闭。液压泵输出的油液进入辅助液压缸上腔，其下腔油液回油箱，实现向下退回。(3)原位停止 辅助液压缸到达下终点后，使所有电磁铁都断电，各电磁阀均处于原位；阀F8、F9关闭，阀F2打开。因而辅助液压缸上、下腔油路被闭锁，实现原位停止，液压泵经阀F2卸荷。20 8.2.3 技术特点 该液压机液压系统主要由压力控制回路、换向回路、快慢速转换回路和释压回路等组成，并采用二通插装阀集成化结构。这台液压机液压系统的一些性能特点如下：1.系统采用高压大流量恒功率(压力补偿)变量液压泵供油，并配以由调压阀和电磁阀
15、构成的电磁溢流阀，使液压泵空载启动，主、辅液压缸原位停止时液压泵均卸荷，这样既符合液压机的工艺要求，又节省能量。2.系统采用密封性能好、通流能力大、压力损失小的插装阀组成液压系统，具有油路简单、结构紧凑、动作灵敏等优点。3.系统利用滑块的自重实现主液压缸快速下行，并用充液阀补油，使快动回路结构简单，使用元件少。21 4.系统采用由可调缓冲阀7和电磁阀4组成的释压回路，来减少由“保压”转为“快退”时的液压冲击，使液压机工作平稳。5.系统在液压泵的出口设置了单向阀和安全阀，在主液压缸和辅助液压缸的上、下腔的进出油路上均设有安全阀；另外，在通过压力油的插装阀F3、F5、F7、F9的控制油路上都装有梭
16、阀。这些多重保护措施保证了液压机的工作安全可靠。22 8.3 地空导弹发射装置液压控制系统 8.3.1 概述 该地对空导弹发射装置为四联装置，左右配置在双联载弹发射梁上。发射梁的俯仰运动由液压控制系统驱动。其功能为：根据火控计算机的指令，使发射梁在俯仰方向精确地自动跟踪瞄准飞行目标；根据载弹情况的不同，自动平衡负载的不平衡力矩；在俯仰方向进行手动操纵。发射装置的液压控制系统，由左右双联载弹发射梁的俯仰电液伺服系统、变载液压自动平衡系统及手摇泵操纵系统等组成。图8-5所示为双联载弹发射梁的结构及其受力关系示意图。23 图8-5 双联载弹发射梁的结构及其受力关系示意图1.平衡缸;2.伺服油缸;3.
17、弹簧平衡机 24 图8-6 液压自动平衡系统原理图 1.变量液压泵;2、7.溢流阀;3.压力表及其开关;4.蓄能器;5.二位四通液动旁通换向阀;6.二位二通电磁换向阀;8、10.三位四通电磁换向阀;9、l1.二位四通电磁换向阀;12、13.左、右平衡液压缸 8.3.2 工作原理 1.液压自动平衡系统 图8-6所示为液压自动平衡系统原理图。25 2.电液伺服系统 左右双联载弹发射粱的电液伺服系统完全相同，其原理方框图如图8-7所示。旋变接收机的转子轴与梁的耳轴相连，转角为 ，火控计算机给出的俯仰方向指令角为 ，其与耳轴转角差为误差角，旋变接收机的输出电压 与误差角成正比，即为误差电压。经放大器进
18、行放大变换后输出直流电流ic来控制电液伺服阀工作，驱动伺服缸的活塞带动耳轴向减少误差角的方向转动，最终使误差角为零，伺服系统达到协调。为保证系统的动态精度，改善系统的动态性能，控制系统采用复合控制、速度加速度反馈及伺服缸压力反馈等校正措施。图8-7 电液伺服系统原理方框图26 图8-8所示为电液伺服装置的液压回路原理图。左右电液伺服装置合用液压泵l供油，两个液压缸10和11分别采用电液伺服阀6和7控制。系统压力由溢流阀5设定。系统工作时，旁通阀4与换向阀3保证电动机空载启动，之后电磁铁1YA通电使二位二通电磁换向阀3切换至右位，使油路升压到要求值。电磁铁2YA通电，换向阀16切换至右位，反向导
19、通液控单向阀17，使液压泵的压力油通向左、右伺服阀7和6；同时电磁铁3YA、4YA通电使换向阀8和9切换至右位，伺服阀即可根据要求驱动伺服缸12和13工作。系统中备有手动液压泵14和15及三位四通手动换向阀12和13。在断电时，两位四通电磁换向阀8和9使伺服阀6、7与伺服缸10、11间的油路切断。用手控三位四通换向阀接通手动泵到伺服缸的供油和排油回路，即可驱动伺服缸活塞按要求的方向带动耳轴转动，实现对载弹发射梁的手动操纵。27 1.变量液压泵;2.蓄能器;3.二位二通电磁换向阀;4.二位四通液动 旁通换向阀;5.溢流阀;6、7.电液伺服阀;8、9.二位四通电磁换向阀(O型机能);10、11.伺
20、服液压缸;12、13.三位四通手动换向阀;14、15.手动液压泵;16.二位四通电磁换向阀;17.液控单向阀图8-8 电液伺服装置的液压回路原理图28 8.3.3 技术特点 1.变载液压自动平衡系统有效解决了不同载弹情况下不平衡力矩的平衡问题，改善了伺服系统的负载条件，同时也为系统提供了有利的外液压阻尼作用。2.伺服系统的多项反馈校正措施中，压力反馈作用最为重要。3.伺服系统还采用了I型、型变结构方案。即小误差范围系统为型，以提高动态精度；大误差范围系统为I型，以提高运动平稳性。4.伺服系统设有备用手动泵，便于断电或故障时实现对载弹发射梁的手动操纵。29典型液压系统 8.4.1 概述 三块双层
21、升降舞台是大型剧院的现代化机械设备，它利用各块、各层之间的单动、联动和同步运动构成各种不同高度的台阶，以组成大型的立体道具，为舞台艺术提供更加完备的表现空间。图8-9所示为舞台的结构示意图。图8-9 三块双层升降舞台的结构示意图 1.上层台；2.下层台；3.液压缸 30 8.4.2 工作原理 图8-10所示为该舞台的液压系统原理图。图8-10 电液伺服装置的液压回路原理图31典型液压系统 下层台液压缸活塞的运动速度由电液比例调速阀来控制。将设定的电流值输入给比例调速阀，可使液压缸的活塞得到相应的运动速度。而改变输入电流的大小，可按比例改变活塞的运动速度。计算机实时控制的同步过程和原理概括起来是
22、：位置误差检测速度控制纠正位置偏差。这是一个闭环的间接位置控制同步系统。此同步控制原理可扩展到若干个液压缸的同步，控制系统的原理方块图如图8-11所示。为提高静态定位精度，当台面运动至接近设定位置时，可由计算机控制，将比例阀输入电流逐渐减小，从而使台面减速后到位停止，既避免了冲击和振动，又提高了定位精度。表8-3 电磁铁动作顺序 32典型液压系统 本系统还设有一套完全独立的手动操纵控制线路，一旦计算机部分出现故障，手动操作可单独实现各台面的运动，且运动速度可由操作人员任意调节。33 8.4.3 技术特点 1)该双层舞台的液压系统采用定量泵供油，通过恰当选择液压缸的工作面积，实现上、下层台的平均
23、速度一致；采用电液比例和计算机控制技术，同步运动平稳，同步误差小。2)采用单向阀与电液比例调速阀组成的液桥控制下层台液压缸的升降速度，用以消除正负负载变化对倾斜液压缸运动速度的影响，并保证缸的升降速度相同。采用分流集流阀控制下层台双缸的同步运动。3)利用双液控单向阀和液压控制机械锁紧机构实现各台面的严格定位。4)由于采用定量泵供油和调速阀节流调速方式，所以系统效率较低。但若改为变量泵油源，则可改善此种情况。34典型液压系统35 8.5.1 概述 注塑机是塑料注射成型机的简称，是热塑性塑料制品的成型加工设备。它将颗粒塑料加热熔化后，高压快速注人模腔，经一定时间的保压，冷却后成型为塑料制品。由于注
24、塑机具有复杂制品一次成型的能力，因此在塑料机械中，它的应用最广。注塑机一般由合模部件、注射部件、液压传动与控制系统及电气控制部分等组成。注塑机的一般工艺过程如图8-12所示。图8-12 注塑机的工作循环图注塑机演示动画注塑机演示动画36 8.5.2 工作原理 图8-13为SZ-250160型塑料注射成型机液压系统原理图。其工作情况如下：1.关闭安全门 2.合模 (1)快速合模 (2)慢速、低压合模 (3)高压合模 3.注射座前进 4.注射 注射过程按慢、快、慢三种速度注射。(1)慢速注射 (2)快速注射 5.保压 6.预塑 7.防流涎 8.注射座后退37 9.开模 (1)慢速开模 (2)快速开
25、模 10.顶出 (1)顶出缸前进 (2)顶出缸后退 11.装模 安装、调整模具时，采用的是低压、慢速开、合动作。(1)开模 (2)合模 12.调模 (1)调开 (2)调闭38图8-13 注塑机液压系统原理图39表8-4 注塑机动作循环及电磁铁动作顺序表40 8.5.3 技术特点 1.系统采用了液压-机械式合模机构，合模液压缸通过增力和具有自锁作用的五连杆机构进行合模和开模，这样可使合模缸压力相应减小，且合模平稳、可靠。最后合模是依靠合模液压缸的高压，使连杆机构产生弹性变形来保证所需的合模力，并把模具牢固地锁紧。2.合模机构在合模、开模过程中需要有慢速、快速、慢速的顺序变化，系统中的快速是用变量
26、泵通过低压、大流量供油来实现的。3.考虑到塑料品种、制品的几何形状和模具浇注系统不同，因而注射成型过程中的压力和速度是可调的。系统中采用了节流调速回路和多级调压回路。4.系统中采用液压马达作为驱动部件，使调速方便、范围广、运行平稳。5.安全性好，安全门不关闭，所有动作都无法进行。41典型液压系统42 8.6.1 概述 单斗液压挖掘机由工作装置、回转机构及行走机构三部分组成。工作装置包括动臂、斗杆及铲斗。上述所有机构的动作均由液压驱动。图8-14所示为履带式单斗液压挖掘机。图8-14 履带式单斗液压挖掘机简图1.动臂缸；2.斗杆缸；3.铲斗缸；4.回转平台；5.行走履带43 履带式单斗液压挖掘机
27、工作循环主要包括：1.挖掘 在坚硬土壤中挖掘时，一般以斗杆缸2动作为主，用铲斗缸3调整切削角度，配合挖掘。在松散土壤中挖掘时，则以铲斗缸3动作为主，必要时(如铲平基坑底面或修整斜坡等有特殊要求的挖掘动作)，铲斗、斗杆、动臂三个液压缸须根据作业要求复合动作，以保证铲斗按特定轨迹运动。2.满斗提升及回转 挖掘结束时，铲斗缸推出，动臂缸顶起，满斗提升。同时，回转液压马达转动，驱动回转平台4向卸载方向旋转。3.卸载 当转台回转到卸载处时，回转停止。通过动臂缸和铲斗缸配合动作，使铲斗对准卸载位置。然后，铲斗缸内缩，铲斗向上翻转卸载。4.返回 卸载结束后，转台反转，配以动臂缸、斗杆缸及铲斗缸的复合动作，将
28、空斗返回到新的挖掘位置，开始第二个工作循环。为了调整挖掘点，还要借助行走机构驱动整机行走。44 8.6.2 工作原理 国产1m3(即反铲斗容量)履带式单斗液压挖掘机液压系统工作原理如图8-15所示。图8-15 履带式单斗液压挖掘机液压系统图1、2.液压泵；3.回转马达；4.缓冲补油阀组；5、6.左、右履带行走马达；7.行走马达中的双速阀；8.补油单向阀；9.中心回转接头；10.限速阀；11、18.溢流阀；12.梭阀；13.合流阀；14.铲斗缸；15.斗杆缸；16.动臂缸；17.单向节流阀；19.背压阀；20.节流阀；21.冷却器；22.滤油器；23.缓冲阀45 1.一般操作回路 单一动作供油时
29、，操作某一换向阀，即可控制相应执行机构工作；串联供油时，只须同时操作几个换向阀，切断卸载回路，泵的流量进人第一个执行机构，循环后又进入第二个执行机构，以此类推。要短时锁紧或制动，可操作相应换向阀使其处于中位来实现。2.合流回路 手控合流阀13在右位时起分流作用。当多路换向阀A控制的执行机构不工作时，操作此阀，则泵1输出的压力油经多路换向阀A进人多路换向阀B，使两泵合流，从而提高多路换向阀B控制的执行机构的工作速度。3.限速回路 多路换向阀A、B的回油都要经限速阀10流至回油总管。限速阀的作用是自动控制挖掘机下坡时的行走速度，防止超速溜坡。该挖掘机具有两种行驶速度。为限制动臂和斗杆机构的下降速度
30、和防止它们在自重下超速下降，在它们的支路上设置了单向节流阀17。46 4.调压、安全回路 各执行机构进油路与回油总管之间都设有安全阀18、11，以分别控制两回路的工作压力，其调定压力均为32MPa。5.背压补油回路 进入液压马达内部和马达壳体内的液压油温度不同，使马达各零件膨胀不一致，会造成密封滑动面卡死。为防止这种现象发生，通常在马达壳体内引出两个油口，一油口通过节流阀20与有背压的回油路相通，另一油口直接与油箱相通。这样，背压回路中的低压热油经节流阀20减压后进入液压马达壳体，使马达壳体内保持一定的循环油，从而使马达各零件内、外温度和液压油油温保持一致。壳体内油液的循环流动还可冲掉壳体内的磨损物。此外，在行走马达超速时，可通过补油单向阀8向马达补油，防止液压马达吸空。在上述液压系统回路中设置了风冷式冷却器21，使系统在连续工作条件下油温保持在5070范围内，最高不超过80 47 8.6.3 技术特点 1.液压系统具有较高的生产效率，并能充分利用发动机功率。2.系统能保证在负载变化大以及急剧冲击、振动的工作条件下，有足够的可靠性。3.系统液压元件的布置均采用集成化，安装及维修保养方便。4.由于系统采用了轻便、耐振的油液冷却装置和排油回路，可保证系统在工作环境恶劣、温度变化大、连续作业条件下，油温不超过80，从而保证了系统工作性能的稳定。