随着我国文化艺术事业的发展和人民艺术欣赏力的不断提高,对文化设施的需求迅速增长,各种剧场 娱乐厅、展示厅、会议室、体育馆等场所除了演出形式不断创新外,对舞台机械设备的功能、性能、品种、结构等也提出了越来越高的要求。深入研究各类舞台机械的设计特点提高设备水平,满足社会需求是舞台机械设计及研制人员的首要职责。
升降平台是演艺场馆中乐池或舞台的升降设备,可使乐池或舞台根据给定的载重和行程升起或降下。重型单片液压升降平台是为满足各种演艺场所中对升降平台台面的要求越来越大、升降载荷越来越重,且舞台上有水箱、泳池和大型景物的要求而设计研制的一种舞台机械装置。
1 总体方案设计思路
1.1 基本结构设计
根据多年的研究,借鉴国内外先进经验,研制开发的重型升降平台采用液压驱动,选用大功率、大排量的液压泵站 J,满足重型载荷的要求;采用液压双锁结构,使自锁性更可靠;采用滚轮导轨,使升降平台升降有导向,减少水平偏摆量;采用重型撑梁、单片剪刀撑结构,焊接式底座和台面梁,保证台面垂直升降,运行平稳,行程大。
液压驱动泵站选用意大利ATOS公司生产的液压元件,泵站电机功率45kW,大流量泵,足够驱动重型台如图1所示。剪刀撑结构将内外支架体连接成剪刀叉状,剪刀叉开合撑起或降下台面梁,该结构是单层升降平台中最常用、最可靠、也最容易实现的结构 ,它通过选用不同功率不同流量的泵站,布置不同数量的液压缸,设计不同大小的内外支架撑梁体,采用不同片数的支撑等,可实现不同载荷、不同行程、不同台面规格的任意单层升降平台如图2所示。
内支架由2根重型撑梁体,两端各由1根端梁管连接成矩形框架,中间连接1根中梁管,作为液压缸的支撑梁。外支架是2根重型撑梁体,两端各由一个端梁管连接成矩形框架。内、外支架套在一起由中间轴连接成剪刀叉状。内支架撑梁体的一端以铰链形式联结于上台梁,另一端安装走轮,以便在底座轨道上行走。外支架的一端以铰链形式联结于底座,另一端安装走轮,以便在上台梁下平面的轨道上行走。4根液压油缸通过油缸支耳并排安装在外支架固定在底座一端的端梁管上,油缸的另一端通过活塞杆支耳安装在内支架中梁管上。底座上和上台梁下平面装有水平导轨,当液压油缸伸缩时,拉动两剪刀叉内外支架撑梁体上下2组走轮在轨道上水平运动,撑起或降下台面梁,既起导向作用,也实现了升降平台上升和下降的目的。
1.2 剪刀撑升降原理
液压缸驱动的剪刀撑机构具有噪声小(易于控制隔离)、行程大、举升力大、落下后自身高度/b,-I"作平稳可靠等优点。在理论上充分考虑最小起升角,及重载条件下,剐度、稳定度等重点、难点问题研究。动力学、运动学分析如图3所示。
3 设备结构特点
根据剧场要求及现场条件研制开发的重型单片液压升降平台具有明显的特点:①重型剪刀撑结构除选用大功率、大流量泵站外.对剪刀叉撑梁体、端联梁管、中间联梁管、台梁、撑梁轴、轮轴等关键件进行了强度和剐度计算,对油缸顶力进行了计算。按足够的保险系数进行设计。② 采用内装式结构,将液压缸的固定端连接在既抗弯又抗扭的内撑梁联梁管上,4个2组并排分布。随着剪刀撑的合并,台梁升起,液压缸的下支点不仅旋转。而且升高,这样比常规安装提高了大约30%的行程,在不增加成本的前提下使升降平台行程发挥到极至。③液压泵站的自锁结构采用两级液控单向阀双锁结构,使其自锁性更可靠,升降平台上升定位后下沉量达到最小。④ 大出油口理论指导下,加大举升液缸直径。以获得大的推力达到可起升总重超过50t的台面载荷。⑤ 升降平台的行程上升或下降到设定的最高位和最低位时,升降行程由行程开关控制,升降平台自动停止运行。根据需要,升降平台在上升或下降过程中通过按下“停止”按钮可在任意高度停车。