舞臺(tái)升降臺(tái)長(zhǎng)臺(tái)面支撐的解決措施*

劉明強(qiáng)

(斯畢士工程技術(shù)(北京)有限公司， 北京 100027)

1 引 言

某劇場(chǎng)設(shè)計(jì)的舞臺(tái)升降臺(tái)，升降臺(tái)的側(cè)邊是風(fēng)管通道。在初期設(shè)計(jì)過(guò)程中，臺(tái)面是按照5.5 m，即保留風(fēng)管的方式設(shè)計(jì)的，如圖1所示。

在設(shè)備工廠制造完成，現(xiàn)場(chǎng)臺(tái)面鋼結(jié)構(gòu)正在安裝時(shí)，導(dǎo)演組根據(jù)演出的需要，提出要求將風(fēng)管處的固定臺(tái)板部分也做成升降臺(tái)，并須與原升降臺(tái)面同步運(yùn)行。經(jīng)與設(shè)計(jì)院討論后決定將該處風(fēng)管移到其他位置，此位置留給舞臺(tái)機(jī)械專業(yè)，由舞臺(tái)機(jī)械專業(yè)來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)演要求。

圖1 原方案

2 分析問題

此處地面標(biāo)高比原舞臺(tái)升降臺(tái)地面標(biāo)高要高，而此處行程須與原升降臺(tái)一致，重新設(shè)計(jì)同行程的升降臺(tái)在成本、工期等方面難度很大。因此采取直接將原升降臺(tái)臺(tái)面鋼結(jié)構(gòu)延伸并加固的方法，如圖2所示。由此帶來(lái)的問題是：升降臺(tái)的一端臺(tái)面懸伸太長(zhǎng)(2.5 m)，按臺(tái)面承受的載荷計(jì)算臺(tái)面主鋼梁截面太大，原臺(tái)面部件鋼結(jié)構(gòu)主鋼梁也需加固，這樣則整個(gè)臺(tái)面鋼結(jié)構(gòu)重量太大，原設(shè)計(jì)剪刀臂部件強(qiáng)度、剛度及驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)功率均不足[1-3]。

圖2 導(dǎo)演組要求方案

3 最終方案的確定

通過(guò)計(jì)算和討論，最終確定方案為在延伸端鋼結(jié)構(gòu)增加支點(diǎn)來(lái)解決臺(tái)面鋼結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度問題[4]，如圖3所示。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是延伸端的主鋼梁截面可相對(duì)較小，自重也較輕；原臺(tái)面部件的鋼結(jié)構(gòu)梁也可不加固。整個(gè)臺(tái)面鋼結(jié)構(gòu)重量增加不多。

又經(jīng)與導(dǎo)演組溝通，同意將升降臺(tái)動(dòng)載荷由2 kN/m2改為1.5 kN/m2，經(jīng)計(jì)算，原功率滿足要求。

圖3 最終方案

升降臺(tái)共有2個(gè)停泊位，即標(biāo)高16.200舞臺(tái)面位和標(biāo)高15.450觀眾席位。因此將舞臺(tái)面位和觀眾席位分別做支撐，即為低位支撐裝置和高位支撐裝置。低位支撐裝置為可調(diào)的固定支座。高位支撐裝置主要由一個(gè)可隨升降臺(tái)臺(tái)面鋼結(jié)構(gòu)滑動(dòng)的支撐桿和斜面鎖緊組件組成，如圖4所示。

圖4 高位支撐裝置

4 支撐裝置機(jī)構(gòu)運(yùn)行步驟

(1) 從觀眾席位形成舞臺(tái)面位狀態(tài)過(guò)程：升降臺(tái)臺(tái)面部件通過(guò)升降臺(tái)驅(qū)動(dòng)，即絲杠螺母副運(yùn)行帶動(dòng)剪刀臂運(yùn)行，使升降臺(tái)臺(tái)面部件升起[5-6]。此過(guò)程中，臺(tái)面部件通過(guò)件1支座(固定在臺(tái)面部件上)帶動(dòng)件2支撐桿上升，通過(guò)件1支座與件2支撐桿的鉸鏈連接，件2支撐桿旋轉(zhuǎn)并立起，安裝在件2支撐桿下端部的件9軸承在件3導(dǎo)軌內(nèi)滾動(dòng)。當(dāng)升降臺(tái)臺(tái)面部件到達(dá)舞臺(tái)面位時(shí)，安裝在件2支撐桿下端部的件9軸承也到達(dá)預(yù)定位，件2支撐桿立起達(dá)到一定的角度(設(shè)計(jì)角度為85°)。然后啟動(dòng)件6電動(dòng)推桿，推動(dòng)件4鎖緊銷向前，件4鎖緊銷由件8導(dǎo)向件導(dǎo)向。件4鎖緊銷與件2支撐桿接觸面為曲面，在件4鎖緊銷前移的過(guò)程中通過(guò)曲面推動(dòng)件2支撐桿頂緊(即件2受一定的預(yù)緊力，安裝過(guò)程中預(yù)調(diào)節(jié)，由限位開關(guān)來(lái)控制)，同時(shí)件4另一面由件5擋塊和件8導(dǎo)向定位，防止向后移位。

(2) 從舞臺(tái)面位狀態(tài)形成觀眾席位的過(guò)程：?jiǎn)?dòng)件6電動(dòng)推桿后退使件4鎖緊銷沿件8導(dǎo)向后撤回到原始狀態(tài)(由限位開關(guān)來(lái)控制)。然后升降臺(tái)臺(tái)面部件通過(guò)升降臺(tái)驅(qū)動(dòng)，即絲杠螺母副運(yùn)行帶動(dòng)剪叉運(yùn)行，使升降臺(tái)臺(tái)面部件下降，在此過(guò)程中，件2支撐件

通過(guò)臺(tái)面部件向下的壓力，件1支座與件2支撐桿的鉸鏈連接，件2支撐桿旋轉(zhuǎn)并下降，安裝在件2支撐桿下端部的件9軸承在件3導(dǎo)軌內(nèi)向外側(cè)滾動(dòng)，直到臺(tái)面部件達(dá)到觀眾席位，由底位支撐裝置支撐。即完成一個(gè)運(yùn)行周期。

(3) 控制方面須將件6電動(dòng)推桿的運(yùn)行和升降臺(tái)驅(qū)動(dòng)部件實(shí)行互鎖。即在升降臺(tái)臺(tái)面部件處于觀眾席位時(shí)，件6電動(dòng)推桿須撤回(在操作臺(tái)界面中顯示解鎖到位)；在升降臺(tái)臺(tái)面部件處于舞臺(tái)面位時(shí)，件6電動(dòng)推桿須伸出即鎖到位(在操作臺(tái)界面中顯示鎖到位)。在升降臺(tái)臺(tái)面部件要向下移動(dòng)前須將件6電動(dòng)推桿解鎖到位。

5 支撐裝置機(jī)構(gòu)結(jié)果和分析

圖5為現(xiàn)場(chǎng)安裝圖，本機(jī)構(gòu)按設(shè)計(jì)圖制造加工安裝后，運(yùn)行良好，并達(dá)到了預(yù)期的效果，臺(tái)面部件處于舞臺(tái)面位高位支撐裝置鎖定，在臺(tái)面部件延伸部分加載試驗(yàn)后完全達(dá)到導(dǎo)演(業(yè)主)的要求。

該機(jī)構(gòu)的不足之處是：在臺(tái)面部件處于舞臺(tái)面位，啟動(dòng)件6電動(dòng)推桿推動(dòng)件4鎖緊銷向前，件4鎖緊銷與件2支撐桿接觸面為曲面，在件4鎖緊銷前移的過(guò)程中通過(guò)曲面推動(dòng)件2支撐桿頂緊，此過(guò)程中鎖緊銷曲面與支撐桿處是滑動(dòng)摩擦，其中產(chǎn)生的分力使件2支撐桿側(cè)向受力，其軸承受力圖如圖6所示。優(yōu)化思路：將曲面處的滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦，增大鎖緊分力，減小側(cè)向分力。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖 圖6 軸承受力圖

參考文獻(xiàn)：

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