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第一作者簡(jiǎn)介：葉兵兵（1976-），男，江蘇泰興人，工程師，現(xiàn)從事工程機(jī)械產(chǎn)品和液壓產(chǎn)品設(shè)計(jì)與科研及技術(shù)質(zhì)量管理，工作于寧波新宏液壓有限公司。

基金項(xiàng)目：國(guó)家火炬計(jì)劃產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目（2014GH040824）；國(guó)家科技型中小企業(yè)創(chuàng)新基金（12C26213313111）

摘 要：該文研究了用于G20杭州峰會(huì)晚會(huì)升降舞臺(tái)液壓傳動(dòng)裝置，分析了該傳動(dòng)裝置的工作環(huán)境和工作介質(zhì)升降舞臺(tái)，設(shè)計(jì)了該裝置的液壓原理圖和機(jī)械結(jié)構(gòu)，介紹了工作原理。

關(guān)鍵詞：升降舞臺(tái)；液壓；傳動(dòng)裝置；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)外文化交流日趨頻繁以及人們欣賞水平的不斷提高，國(guó)內(nèi)各演出團(tuán)體所使用的場(chǎng)館中的固定式舞臺(tái)已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代聲、光、舞美與道具等設(shè)備的要求、更不適應(yīng)演出中各節(jié)目的銜接及道具、布景的切換。因此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)開始對(duì)部分場(chǎng)館進(jìn)行了改造，出現(xiàn)了種種升降、旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)，為適應(yīng)現(xiàn)代化演出曾做出了積極的貢獻(xiàn)[1]。

大型舞臺(tái)的旋轉(zhuǎn)與升降往往使用液壓傳動(dòng)裝置，相比較于其他機(jī)械設(shè)備，液壓傳動(dòng)往往有著輸出功率大、反應(yīng)快、剛性好等優(yōu)點(diǎn)，但液壓式也因內(nèi)部結(jié)構(gòu)精細(xì)，存在維護(hù)要求高的問題[2]。在2016年杭州G20峰會(huì)的文藝晚會(huì)上則采用了液壓式旋轉(zhuǎn)升降舞臺(tái)。通過(guò)利用液壓動(dòng)力裝置將升降舞臺(tái)至于西湖湖面下，讓演員們只需在淺淺的西湖水中直接進(jìn)行表演，由于該舞臺(tái)位于西湖水面下方，且舞臺(tái)需跟隨演員的動(dòng)作而旋動(dòng)，所以具有較高的制作難度。

1 工作環(huán)境和工作介質(zhì)

該液壓傳動(dòng)裝置需要在西湖水下的1m來(lái)進(jìn)行工作，這就需要該裝置有著良好的防生銹特點(diǎn)和工作介質(zhì)。所以該液壓系統(tǒng)并沒有采用傳統(tǒng)的液壓油作為工作介質(zhì)，而是使用水乙二醇來(lái)代替。相比較于液壓油，水乙二醇具有抗燃效果好，防銹防腐蝕，抗磨損保護(hù)好，低溫流動(dòng)性好。更由于它的揮發(fā)性使得其在敞開的環(huán)境下會(huì)慢慢揮發(fā)，所以即使有略微泄漏也不會(huì)影響到西湖水質(zhì)。同時(shí)整個(gè)液壓裝置表面噴涂富鋅漆用來(lái)防銹[3]。

2 液壓原理圖

在圖1中可以看出該舞臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)。其對(duì)稱性的特點(diǎn)決定傳動(dòng)裝置采用雙動(dòng)力頭的結(jié)構(gòu)，使得整個(gè)系統(tǒng)具有雙重的保險(xiǎn)性。取左側(cè)進(jìn)行分析。當(dāng)換向閥1位于中位時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)無(wú)油液進(jìn)入，內(nèi)部油液從T口流出由于整個(gè)液壓系統(tǒng)內(nèi)部無(wú)壓力，制動(dòng)缸6受到彈簧的作用對(duì)馬達(dá)進(jìn)行抱閘制動(dòng)。

圖1 旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)液壓原理圖

當(dāng)換向閥接通左位時(shí)油液在整個(gè)系統(tǒng)中順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，油液通過(guò)梭閥將液壓油輸入到同側(cè)的制動(dòng)缸中彈簧被油液壓縮，制動(dòng)缸松閘液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)。梭閥的另一端口的油液流入到另一側(cè)，使得離合器松開右側(cè)的液壓系統(tǒng)不進(jìn)行工作。當(dāng)換向閥位于右端時(shí)，整個(gè)液壓系統(tǒng)中油液逆時(shí)針流動(dòng)。

在左側(cè)的液壓系統(tǒng)中我們采用兩個(gè)疊加式平衡閥來(lái)保證在運(yùn)行過(guò)程中油液的壓力基本維持在一個(gè)定值，使得液壓馬達(dá)能夠平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 裝置結(jié)構(gòu)與工作原理

當(dāng)需要了解整個(gè)液壓傳動(dòng)裝置的工作原理進(jìn)行了解時(shí)，首先對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)的裝配體進(jìn)行分析，圖2是液壓傳動(dòng)裝置裝配圖。

圖2 傳動(dòng)裝置裝配體示意圖

在圖2示意圖當(dāng)中，可以清楚地看到動(dòng)力由件號(hào)1液壓馬達(dá)提供，當(dāng)件號(hào)6輸油通道件號(hào)1輸油時(shí)升降舞臺(tái)，油液會(huì)推動(dòng)件號(hào)3Z型活塞向左移動(dòng)從而會(huì)導(dǎo)致件號(hào)7剎車片與件號(hào)5制動(dòng)缸殼體脫離。執(zhí)行件件號(hào)8花鍵軸在液壓馬達(dá)的帶動(dòng)下進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，花鍵軸帶件號(hào)15動(dòng)摩擦片與件號(hào)17離合器齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器齒圈帶動(dòng)件號(hào)18太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。件號(hào)19內(nèi)齒輪在太陽(yáng)輪與件號(hào)20行星輪的齒輪嚙合下進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)部的件號(hào)21銷軸從而帶動(dòng)整個(gè)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)件號(hào)11輸油通道件號(hào)2進(jìn)油時(shí)，油液會(huì)推動(dòng)件號(hào)12油缸向左移動(dòng)，導(dǎo)致件號(hào)15摩擦片與件號(hào)17離合器齒圈分離，此時(shí)裝置不進(jìn)行傳動(dòng)。

在圖3中看到的是整體的外形圖，這里可以更加直觀地看出該傳動(dòng)裝置的雙動(dòng)力頭的特點(diǎn)，任何一邊的動(dòng)力執(zhí)行件產(chǎn)生的動(dòng)力都能帶動(dòng)卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此當(dāng)一方出現(xiàn)故障時(shí)能立即使用另一邊進(jìn)行工作，使得整個(gè)的裝置具有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速和更好的安全保障。

圖3 裝配體總成外形圖

4 總結(jié)與展望

該篇涉及了一種新型的升降，旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的控制系統(tǒng)，屬于舞臺(tái)設(shè)施。由于其安穩(wěn)的運(yùn)行和雙動(dòng)力頭的保險(xiǎn)措施使得其將在大型的雜技團(tuán)及中央、地方的大型晚會(huì)上廣泛的使用。未來(lái)也將會(huì)擁有更多多功能式的舞臺(tái)裝置。

參考文獻(xiàn)

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[2]陳萬(wàn)航.升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)設(shè)計(jì)方案[J].福建輕紡,2009,(2):51-53.

[3]馬受錦,張淑云,郝利.水乙二醇的特性及其應(yīng)用注意事項(xiàng)[J].流體傳動(dòng)與控制,2006,(1):30-31.

[4]涂偉強(qiáng). 舞臺(tái)升降臺(tái)液壓傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2016,(12):107-108.

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[8]徐學(xué)新,趙蕤堪,張煜偉,雷利,林真真,劉鐵民.升降、旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的控制系統(tǒng)[P].專利：CN2373148,2000-04-12.

該文刊登于我刊2017年第12期

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