液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺設(shè)計與應用c

浙江舞臺設(shè)計研究院有限公司 杭州市濱江區(qū) 310053

摘要：旋轉(zhuǎn)升降舞臺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，能夠共同完成對舞臺旋轉(zhuǎn)、升降的回路控制。本文主要分析了液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺的結(jié)構(gòu)和設(shè)計原理以及液壓升降旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計，并對該系統(tǒng)的運行維護和故障處理做了詳細的闡述。

關(guān)鍵詞：液壓；旋轉(zhuǎn)升降舞臺；設(shè)計；應用

一些比較高檔的文化娛樂場所和重要的文藝演出，為了營造出一種生動形象的立體演出效果，大多采用液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺，進而拋棄傳統(tǒng)的靜止舞臺類型。為對液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺的設(shè)計原理和應用效果進行更加詳細直觀的闡述，本文以某文藝演播廳的室內(nèi)旋轉(zhuǎn)升降舞臺為例，具體研究液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺的設(shè)計原理和應用過程中應當注意的問題。

一、液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺的結(jié)構(gòu)和設(shè)計原理

該液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺由鋼結(jié)構(gòu)焊接件為基本構(gòu)件，并用防火材料裝飾外觀。舞臺自身凈重4000kg，需要設(shè)計的最大負荷為3000kg，舞臺的最大上升高度為1.5m，控制回路能對各獨立升降舞臺進行單獨控制，達到多層次的升降效果。整個舞臺由4個臺面、3個轉(zhuǎn)軸、2個齒圈、1個滾柱、5個液壓馬達、7個底板、8個底座和多個驅(qū)動液壓缸構(gòu)成。當四個伸縮式液壓缸的活塞同步上升時，可推動舞臺底座和臺面沿垂直方向上升或下降。液壓馬達可驅(qū)動齒圈運動，使各個臺面旋轉(zhuǎn)運動。為降低舞臺升降時的摩擦阻力，需要在舞臺臺面和底座之間安裝滾柱，降低液壓馬達的驅(qū)動阻力，使其更加快速的驅(qū)動臺面轉(zhuǎn)動[1]。

二、液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)的設(shè)計

（一）液壓系統(tǒng)的組成和工作原理

舞臺升降過程需先行啟動油泵電動機，三個油泵中只有一個雙聯(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)。當舞臺上升時，電磁鐵充電得力，升降回路開始升壓，此時大流量泵開始輸出液壓油，液壓油依次經(jīng)過五個換向閥，四個液控單向閥，最后進入液壓缸無桿腔，對臺面和底板產(chǎn)生推動力，使臺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較大，為了減少液壓元件之間的摩擦力，提高舞臺上升速度，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行方案設(shè)計，而非設(shè)置調(diào)速元件[2]。當舞臺升降到最大行程或停止升降時，電磁鐵失電，換向閥轉(zhuǎn)換方向，主控制回路卸荷。此時，由于液控單向閥處于鎖死狀態(tài)，舞臺的靜止狀態(tài)就可以得到保障。當舞臺下降時，電磁鐵繼續(xù)充電得力，系統(tǒng)控制回路開始升壓，高壓油進入先導控制閥，將鎖死的液控單向閥解開，換向閥改接油箱，舞臺依靠自身的重力下降，舞臺下降速度可由調(diào)速閥調(diào)節(jié)。

由于液壓控制系統(tǒng)的四個支路所選用的元件型號和輸入流量相同，因而可以達到同步控制的效果，保證四個油缸同步上升或下降。舞臺升降的另一個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，為了達到這個目的，一般是利用多個單向閥將各控制支路之間隔離開來，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。

舞臺旋轉(zhuǎn)過程的設(shè)計需要充分考慮場地周圍的環(huán)境，避免旋轉(zhuǎn)角度過大超過預定的場地空間。為縮小旋轉(zhuǎn)空間，提高工作效率，一般采用雙聯(lián)式油泵進行支路控制。舞臺升降過程由大流量泵進行控制，舞臺旋轉(zhuǎn)則由小流量泵和驅(qū)動液壓馬達共同完成。舞臺升降和旋轉(zhuǎn)可分別控制，獨立進行。油泵啟動之后，換向閥卸荷處于左位，保證舞臺的正向旋轉(zhuǎn)，高壓油進入液壓馬達驅(qū)動換向閥回轉(zhuǎn)，控制舞臺反向旋轉(zhuǎn)。

（二）電氣控制回路設(shè)計

對舞臺電氣控制回路進行設(shè)計時，需要保證液壓系統(tǒng)運行控制的可靠性和各電氣元件的正常運行。當按下上升按鈕時，繼電器充電自鎖，電磁體充電使換向閥置于左位，舞臺緩慢上升，當舞臺上升至最高點時，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，此時液控單向閥仍然處于靜止狀態(tài)，液壓缸無桿腔中的液壓油無法排出，使油箱內(nèi)處于保壓狀態(tài)，舞臺靜止不動[3]。當按下下降按鈕時，繼電器再次充電自鎖，電磁鐵充電，高壓油進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)計可以保證舞臺在升降和旋轉(zhuǎn)過程中得到靈活控制，并可在運行過程中隨時停止，按下控制按鈕，液壓缸控制回路就會失電，使舞臺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)置了動合觸頭，以保證油泵在啟動之后能夠正常控制液壓閥的運轉(zhuǎn)。

三、對液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)的日常維護與故障處理

（一）對液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)的日常維護

旋轉(zhuǎn)升降舞臺的機械傳動裝置比較簡單，不需要復雜的維護措施，只需要定期對齒輪和導軌進行潤滑，防止異物進入即可。液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)則相對復雜，運行過程中受到的干擾因素也較多，因此對液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)需要進行定期的保養(yǎng)維護，使液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺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，主動性的維護保養(yǎng)可防止這些元件的老化、生銹，保證其工作性能的可靠性。對于換向閥和電磁鐵的工作狀態(tài)需要重點查看，經(jīng)常檢查閥芯滑動是否正常靈活，及時消除阻滯因素，保證其換向的靈活性。液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)各元件在運行過程中會相互摩擦產(chǎn)生鐵屑，因此需要及時清理元件運行環(huán)境中的鐵屑和其他雜物，避免對控制閥的閥芯產(chǎn)生阻滯影響。電氣元件在運行過程中容易出現(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小時之后，需要進行徹底的清洗或更換[4]。每隔三個月就要清除一次舞臺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)升降舞臺投入使用兩年后基本沒有大的故障出現(xiàn)，主要的故障形式為油泵啟動后出現(xiàn)噪音，舞臺升降不靈活。在操作上升按鈕時，有時舞臺上升的反應時間較長，經(jīng)過很長一段時間之后才開始上升，這種問題在舞臺下降過程同樣出現(xiàn)過。通過對運行現(xiàn)場的實地勘察，可以分析出造成油泵啟動時出現(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致的。吸油管漏氣和吸油管過濾器堵塞都是造成油泵吸油不足的主要原因。為此，可將液壓閥的進油軟管拆開，更換過濾器，進行試運行觀察是否仍有噴油現(xiàn)象。舞臺旋轉(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)松動造成接觸不良，只需緊固接線螺釘即可將故障排除。

結(jié)語

液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺使文藝表演的形式更加豐富多彩，極大的提高了演出效果。在進行液壓升降旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計時，需要根據(jù)施工現(xiàn)場的實際環(huán)境確定總體設(shè)計方案，并進行液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)的對比研究，在周密論證，科學設(shè)計的前提下保證設(shè)計結(jié)構(gòu)的簡單、高效和穩(wěn)定性，確保舞臺結(jié)構(gòu)能夠進行穩(wěn)定的升降和旋轉(zhuǎn)。投入使用后需要完善保養(yǎng)和維護措施，對液壓旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)進行必要的日常維護，嚴密監(jiān)測容易出現(xiàn)運行故障的環(huán)節(jié)，及時檢修和更換元件設(shè)備，使液壓旋轉(zhuǎn)升降舞臺滿足基本的演出需求。

參考文獻：

[1]周立鋒，阮玉塘，崔建輝，嚴華鋒.2012央視龍年春晚升降舞臺設(shè)計[J].演藝科技，2012，02：38-41.

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[4]彭云濤.國內(nèi)鼓筒式轉(zhuǎn)臺的應用與三維仿真設(shè)計探討[J].藝術(shù)科技，2010，04：21-28.