液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用c

浙江舞臺(tái)設(shè)計(jì)研究院有限公司 杭州市濱江區(qū) 310053

摘要：旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)是提高演出效果的重要設(shè)施，液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)各元件之間的協(xié)調(diào)配合，能夠共同完成對(duì)舞臺(tái)旋轉(zhuǎn)、升降的回路控制。本文主要分析了液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原理以及液壓升降旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并對(duì)該系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)和故障處理做了詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：液壓；旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

一些比較高檔的文化娛樂(lè)場(chǎng)所和重要的文藝演出，為了營(yíng)造出一種生動(dòng)形象的立體演出效果，大多采用液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)，進(jìn)而拋棄傳統(tǒng)的靜止舞臺(tái)類型。為對(duì)液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)的設(shè)計(jì)原理和應(yīng)用效果進(jìn)行更加詳細(xì)直觀的闡述，本文以某文藝演播廳的室內(nèi)旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)為例，具體研究液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)的設(shè)計(jì)原理和應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題。

一、液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原理

該液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)由鋼結(jié)構(gòu)焊接件為基本構(gòu)件，并用防火材料裝飾外觀。舞臺(tái)自身凈重4000kg，需要設(shè)計(jì)的最大負(fù)荷為3000kg，舞臺(tái)的最大上升高度為1.5m，控制回路能對(duì)各獨(dú)立升降舞臺(tái)進(jìn)行單獨(dú)控制，達(dá)到多層次的升降效果。整個(gè)舞臺(tái)由4個(gè)臺(tái)面、3個(gè)轉(zhuǎn)軸、2個(gè)齒圈、1個(gè)滾柱、5個(gè)液壓馬達(dá)、7個(gè)底板、8個(gè)底座和多個(gè)驅(qū)動(dòng)液壓缸構(gòu)成。當(dāng)四個(gè)伸縮式液壓缸的活塞同步上升時(shí)，可推動(dòng)舞臺(tái)底座和臺(tái)面沿垂直方向上升或下降。液壓馬達(dá)可驅(qū)動(dòng)齒圈運(yùn)動(dòng)，使各個(gè)臺(tái)面旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為降低舞臺(tái)升降時(shí)的摩擦阻力，需要在舞臺(tái)臺(tái)面和底座之間安裝滾柱，降低液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)阻力，使其更加快速的驅(qū)動(dòng)臺(tái)面轉(zhuǎn)動(dòng)[1]。

二、液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）液壓系統(tǒng)的組成和工作原理

舞臺(tái)升降過(guò)程需先行啟動(dòng)油泵電動(dòng)機(jī)，三個(gè)油泵中只有一個(gè)雙聯(lián)油泵開始工作，大流量泵和小流量泵仍處于靜止卸荷狀態(tài)。當(dāng)舞臺(tái)上升時(shí)，電磁鐵充電得力，升降回路開始升壓，此時(shí)大流量泵開始輸出液壓油，液壓油依次經(jīng)過(guò)五個(gè)換向閥，四個(gè)液控單向閥，最后進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔，對(duì)臺(tái)面和底板產(chǎn)生推動(dòng)力，使臺(tái)面和底板克服自身重力和與滑軌之間的摩擦力上升。由于液壓缸的尺寸相對(duì)較大，為了減少液壓元件之間的摩擦力，提高舞臺(tái)上升速度，保障其安全性，一般采取調(diào)整油泵和液壓缸尺寸的方式進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，而非設(shè)置調(diào)速元件[2]。當(dāng)舞臺(tái)升降到最大行程或停止升降時(shí)，電磁鐵失電，換向閥轉(zhuǎn)換方向，主控制回路卸荷。此時(shí)，由于液控單向閥處于鎖死狀態(tài)，舞臺(tái)的靜止?fàn)顟B(tài)就可以得到保障。當(dāng)舞臺(tái)下降時(shí)，電磁鐵繼續(xù)充電得力，系統(tǒng)控制回路開始升壓，高壓油進(jìn)入先導(dǎo)控制閥，將鎖死的液控單向閥解開，換向閥改接油箱，舞臺(tái)依靠自身的重力下降，舞臺(tái)下降速度可由調(diào)速閥調(diào)節(jié)。

由于液壓控制系統(tǒng)的四個(gè)支路所選用的元件型號(hào)和輸入流量相同，因而可以達(dá)到同步控制的效果，保證四個(gè)油缸同步上升或下降。舞臺(tái)升降的另一個(gè)要求就是保證升降力度的一致性，這就需要液壓缸之間產(chǎn)生的推力相同，為了達(dá)到這個(gè)目的，一般是利用多個(gè)單向閥將各控制支路之間隔離開來(lái)，借助溢流閥的壓力控制作用，保證各控制支路之間的壓力設(shè)定相同。

舞臺(tái)旋轉(zhuǎn)過(guò)程的設(shè)計(jì)需要充分考慮場(chǎng)地周圍的環(huán)境，避免旋轉(zhuǎn)角度過(guò)大超過(guò)預(yù)定的場(chǎng)地空間。為縮小旋轉(zhuǎn)空間，提高工作效率，一般采用雙聯(lián)式油泵進(jìn)行支路控制。舞臺(tái)升降過(guò)程由大流量泵進(jìn)行控制，舞臺(tái)旋轉(zhuǎn)則由小流量泵和驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)共同完成。舞臺(tái)升降和旋轉(zhuǎn)可分別控制，獨(dú)立進(jìn)行。油泵啟動(dòng)之后，換向閥卸荷處于左位，保證舞臺(tái)的正向旋轉(zhuǎn)，高壓油進(jìn)入液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)換向閥回轉(zhuǎn)，控制舞臺(tái)反向旋轉(zhuǎn)。

（二）電氣控制回路設(shè)計(jì)

對(duì)舞臺(tái)電氣控制回路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證液壓系統(tǒng)運(yùn)行控制的可靠性和各電氣元件的正常運(yùn)行。當(dāng)按下上升按鈕時(shí)，繼電器充電自鎖，電磁體充電使換向閥置于左位，舞臺(tái)緩慢上升，當(dāng)舞臺(tái)上升至最高點(diǎn)時(shí)，按下控制按鈕，繼電器失電，換向閥置于常位，液壓系統(tǒng)開始升壓，此時(shí)液控單向閥仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)，液壓缸無(wú)桿腔中的液壓油無(wú)法排出，使油箱內(nèi)處于保壓狀態(tài)，舞臺(tái)靜止不動(dòng)[3]。當(dāng)按下下降按鈕時(shí)，繼電器再次充電自鎖，電磁鐵充電，高壓油進(jìn)入液控單向閥的另一側(cè)，液壓缸在調(diào)速閥的控制下開始下降。這種電氣控制回路設(shè)計(jì)可以保證舞臺(tái)在升降和旋轉(zhuǎn)過(guò)程中得到靈活控制，并可在運(yùn)行過(guò)程中隨時(shí)停止，按下控制按鈕，液壓缸控制回路就會(huì)失電，使舞臺(tái)在按下的一瞬間靜止，并在此處停留。在該控制回路中，還設(shè)置了動(dòng)合觸頭，以保證油泵在啟動(dòng)之后能夠正常控制液壓閥的運(yùn)轉(zhuǎn)。

三、對(duì)液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)的日常維護(hù)與故障處理

（一）對(duì)液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)的日常維護(hù)

旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)的機(jī)械傳動(dòng)裝置比較簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的維護(hù)措施，只需要定期對(duì)齒輪和導(dǎo)軌進(jìn)行潤(rùn)滑，防止異物進(jìn)入即可。液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)則相對(duì)復(fù)雜，運(yùn)行過(guò)程中受到的干擾因素也較多，因此對(duì)液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)需要進(jìn)行定期的保養(yǎng)維護(hù)，使液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)始終處于良好的工作狀態(tài)。液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)中的液壓控制元件和其他電器元件所處的工作環(huán)境比較惡劣，主動(dòng)性的維護(hù)保養(yǎng)可防止這些元件的老化、生銹，保證其工作性能的可靠性。對(duì)于換向閥和電磁鐵的工作狀態(tài)需要重點(diǎn)查看，經(jīng)常檢查閥芯滑動(dòng)是否正常靈活，及時(shí)消除阻滯因素，保證其換向的靈活性。液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)各元件在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)相互摩擦產(chǎn)生鐵屑，因此需要及時(shí)清理元件運(yùn)行環(huán)境中的鐵屑和其他雜物，避免對(duì)控制閥的閥芯產(chǎn)生阻滯影響。電氣元件在運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象，需要經(jīng)常檢查電氣元件的運(yùn)行狀態(tài)，防止短路情況的發(fā)生。在該系統(tǒng)的濾油器濾芯持續(xù)工作200小時(shí)之后，需要進(jìn)行徹底的清洗或更換[4]。每隔三個(gè)月就要清除一次舞臺(tái)底部放油口的水分和雜質(zhì)，每隔一年更換一次液壓油。

（二）對(duì)液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)的故障處理

該液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)投入使用兩年后基本沒(méi)有大的故障出現(xiàn)，主要的故障形式為油泵啟動(dòng)后出現(xiàn)噪音，舞臺(tái)升降不靈活。在操作上升按鈕時(shí)，有時(shí)舞臺(tái)上升的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間之后才開始上升，這種問(wèn)題在舞臺(tái)下降過(guò)程同樣出現(xiàn)過(guò)。通過(guò)對(duì)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地勘察，可以分析出造成油泵啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)噪音的原因是柱塞泵內(nèi)部元件的損壞，元件損壞的原因一般是由于油泵吸油不足所導(dǎo)致的。吸油管漏氣和吸油管過(guò)濾器堵塞都是造成油泵吸油不足的主要原因。為此，可將液壓閥的進(jìn)油軟管拆開，更換過(guò)濾器，進(jìn)行試運(yùn)行觀察是否仍有噴油現(xiàn)象。舞臺(tái)旋轉(zhuǎn)升降中出現(xiàn)停滯卡頓的主要原因是換向閥和調(diào)速器發(fā)生故障，一般是由于電磁鐵線圈接線頭出現(xiàn)松動(dòng)造成接觸不良，只需緊固接線螺釘即可將故障排除。

結(jié)語(yǔ)

液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)使文藝表演的形式更加豐富多彩，極大的提高了演出效果。在進(jìn)行液壓升降旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境確定總體設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)的對(duì)比研究，在周密論證，科學(xué)設(shè)計(jì)的前提下保證設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單、高效和穩(wěn)定性，確保舞臺(tái)結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)行穩(wěn)定的升降和旋轉(zhuǎn)。投入使用后需要完善保養(yǎng)和維護(hù)措施，對(duì)液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)進(jìn)行必要的日常維護(hù)，嚴(yán)密監(jiān)測(cè)容易出現(xiàn)運(yùn)行故障的環(huán)節(jié)，及時(shí)檢修和更換元件設(shè)備，使液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)滿足基本的演出需求。

參考文獻(xiàn)：

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