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旋轉舞臺

內部安裝

旋轉展臺

液壓旋轉升降舞臺設計與應用

引言
隨著文化生活的日益豐富,人們對演出活動中舞臺效果的要求越來越高。在比較高檔的文化娛樂場所,為創造一種生動活潑的立體演出效果,傳統的靜止舞臺逐漸被擯棄,而代之以旋轉升降舞臺。筆者承擔了某五星級大酒店室內旋轉升降舞臺的設計工作,在制訂設計方案時,考慮到有效利用現場的有限空間,盡可能地減少傳動裝置的占地面積,可靠保證舞臺平穩升降和旋轉,採用了液壓傳動方式。


旋轉升降舞臺的工作原理


該舞臺直徑6m,採用鋼結構焊接件作為基架,再以防火材料加以裝飾。舞臺本體自重約3500㎏,設計最大有效載荷2500㎏,舞臺最大升降高度為1m,要求能夠單獨控制舞臺的升降和旋轉運動。
   
舞臺總體結構如圖一所示。舞臺由檯面4、轉軸3、齒圈2、滾柱組件1、液壓馬達5、鍵6、底板7、底座8及均布于底座下方的驅動液壓缸(圖中未繪出)組成。四隻伸縮式液壓缸的活塞同步上升時,推動底座及舞臺沿導軌豎直上升。舞臺的旋轉運動由可獨立控制的液壓馬達驅動齒圈2來實現。為有效降低摩擦阻力矩,在底座和檯面間佈置了滾柱元件,保證液壓馬達能夠比較輕便地驅動舞臺回轉。 

液壓系統設計
2.1 液壓系統組成及工作原理
液壓系統組成如圖二所示。其工作過程如下:
舞臺升降:油泵電機啟動後,雙聯油泵1開始工作,但大流量泵和小流量泵均處於卸荷狀態。舞臺上升時,電磁鐵YA6得電,升降回路升壓,大流量泵輸出的液壓油分別通過換向閥4~8再經四個液控單向閥12~15進入四個液壓缸無杆腔,產生推力,克服舞臺重量和導軌副摩擦推動舞臺上升。因液壓缸尺寸較大,舞臺上升速度較慢(設計上升速度為0.02m/s),為減少液壓元件的數量,保障系統的可靠性,不設置調速元件而採取由油泵和液壓缸尺寸予以直接保證的設計方案;當舞臺停止上升或到達最大行程時,電磁鐵YA6失電,換向閥25處於左位,主回路卸壓。由於液控單向閥12~15鎖死,舞臺停止在鎖死位置;舞臺下降時,電磁鐵YA5 YA6得電,系統控制回路升壓,高壓油進入液控單向閥12~15的先導控制閥,將液控單向閥打開,同時YA1YA4得電,換向閥47接油箱,舞臺依靠自重下降。下降速度可由調速閥12~15調定。同步控制:本系統四條同步支路所選用的元件型號相同、各支路輸入流量相同,可以較好的保證四個伸縮式油缸的同步上升、同步下降。
平衡控制:為使四個液壓缸產生相同的推力,系統中採用四個單向閥16~19將四條支路隔離開,然後用一個溢流閥20進行壓力控制,保證各支路設定壓力相同。

液壓系統原理


     舞臺旋轉:考慮到施工現場場地有限,為節約空間,提高效率,本設計中採用了雙聯式油泵。大流量泵用於驅動舞臺升降,小流量泵用於驅動液壓馬達帶動舞臺旋轉。兩種運動可以獨立控制,互不干涉。油泵啟動時,通過換向閥27卸壓;需要控制舞臺正向旋轉時,電磁鐵YA9YA7得電,換向閥24處於左位。高壓油經閥24進入液壓馬達驅動其回轉,通過馬達輸出軸齒輪與齒圈傳遞舞臺以驅動力矩。若YA9YA7得電,則馬達驅動舞臺反轉。單向閥2223和溢流閥26組成液壓馬達超載保護回路。
2.2
電氣控制回路設計
   
分析舞臺工作過程,為實現液壓系統的運行控制,各電氣元件的動作迴圈如圖三所示。根據電氣元件動作迴圈表設計電氣控制線路圖(見圖四)。按下上升按扭SB3,中間繼電器K1得電並自鎖,電磁鐵YA6得電,換向閥25置左位,舞臺上升。舞臺上升至行程終點壓下行程開關ST,中間繼電器K1失電,換向閥25邊為常位元,液壓系統升壓。此時液控單向閥12~15截止,液壓缸G1~G4無杆腔中的液壓油不能排回油箱,處於保壓狀態,維持舞臺在該處靜止。按下下降按扭SB4,中間繼電器K2得電並自鎖,同時K1得電,電磁鐵YA5 YA6YA1 ~ YA4均通電,高壓油經換向閥3進入液控單向閥12~15的先導閥,液控單向閥打開,液壓缸在調速閥8~11的控制下緩緩下降。舞臺升降和回轉可以靈活機動控制,運行中可隨時停留。按下按扭SB7,液壓缸控制回路失電,舞臺在該處停留;按下按扭SB8,液壓馬達控制回路失電,舞臺停止旋轉。控制線路中設置了動合觸頭KM1來保證油泵啟動後再控制各液壓閥,達到了電機啟動和液壓控制的互鎖目的。


   
液壓系統維護與故障處理
  
該舞臺機械傳動裝置比較簡單,只要定期對齒輪副和導軌副進行潤滑,防止異物進入,可以保證很高的可靠性。而液壓系統相對比較複雜,影響其正常運轉的因素也多,因此對液壓系統進行主動保養和預防性維護,可以使液壓旋轉升降舞臺保持良好的技術狀態。旋轉升降舞臺液壓控制元件與電氣元件工作環境比較惡劣,主動保養和預防性維護的重點是這些元器件的可靠性。應經常性地檢查換向閥電磁鐵的工作狀態及閥芯滑動是否靈活,及時消除阻滯現象。定期清理周圍環境中鐵屑等雜物,防止控制閥閥芯被卡死。要檢查電氣元件是否存在短路等隱患,清掃灰塵,去除油污,保障電氣元件正常工作。濾油器濾芯在工作250h後,應進行檢查,進行清洗或更換。液壓油箱應每隔3個月從底部放油口清除水分和雜質一次,並每隔一年(或工作滿2000h)更換全部液壓油。
    
液壓旋轉升降舞臺經過近兩年的運行,性能穩定。期間出現過一次小故障,故障形式表現為泵啟動後明顯聽到異常聲響,舞臺升降不靈活。操作上升按扭後,有時出現舞臺無反應,有時經過較長時間後可以上升,但速度極慢。下降時出現同樣故障,且伴有舞臺抖動現象。我們分析,造成異響這種現象的原因可能是油泵吸真空或柱塞泵內部件損壞所致。但柱塞泵工作時間並不長,問題最有可能發生在油泵吸油不足方面。而油泵吸油不足可能是吸油管篩檢程式堵塞或者吸油管漏氣導致供油不充分。考慮液壓系統安裝空間狹小,拆開油箱檢查比較困難,我們將液壓閥27的進油軟管拆開,啟動電機後發現油液間斷性噴出,隨後停止排油。油箱油量指示正常,拆開油箱後仔細觀察吸油管無異常現象。果斷更換篩檢程式,試運行排油正常,操作舞臺上升按鈕,舞臺能正常上升,但舞臺下降時依舊不能正常完成動作。憑經驗判斷產生這種故障的原因最有可能發生在換向閥4~7和調速閥8~11中。在舞臺下降時依此推動換向閥4~7的推杆,發現推動換向閥6的推杆時,舞臺能正常下降。檢查換向閥6電磁鐵線圈,發現接線頭出現鬆動造成接觸不良。緊固接線螺釘,故障排除。
  
結束語
   
液壓旋轉升降舞臺是活躍人們文化娛樂生活、提高和豐富演出效果的重要設施,筆者在確立總體方案和進行液壓系統、電氣控制系統設計時,周密論證,科學設計。該設計整體結構簡單,液壓系統穩定性高,能確保舞臺運行的平穩性、安全性和可靠性要求。同時介紹該液壓系統的一例典型故障的診斷與維修過程,提出了對該液壓系統進行有效保養和維護的措施,為用戶日常使用旋轉升降舞臺提供了指導。
 
 

 

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