汤峻岭

摘要：概述了舞台升降机构的发展状况，比较了几种常用的升降机构，对液压式升降机构进行了研究，设计出了简单模型，并分析了液压缸的受力情况，从理论上提出了合理选择液压缸的途径。

关键词：升降机构；简单模型；液压缸

为满足当代观众的需求，求得完美的效果，舞台上除了灯光、音响外，舞台机械尤为重要。舞台上设有吊杆、吊点、灯光渡桥、灯光吊笼、防火幕，台下设有升降台、车台、转台、升降乐池等，有的升降台中配套转台，或转台中有升降台。升降台是舞台下机械设备中应用最广泛的设备之一，在专业歌剧院、舞剧院、话剧院以及许多国际知名音乐厅里都配备着各种类型的升降台。它具有快速迁换布景、满足舞台工艺布置的需要、满足舞美设计和剧目编导人员的需要、制造特殊的气氛和效果、根据表演的需求改变舞台形式等作用。本文主要是对舞台升降技术中的一种形式的液压升降台进行设计。

一、常用升降机构比较

（1）液压升降台，采用液压技术，升降平稳、噪音低。

（2）垂直丝杠升降台，采用丝杠传动方式，实现双层台面的升降。根据需要可多块组成升降台群，能在行程范围内组成不同的台阶，满足会议和演出的需要，是在舞台上搭设亭、台、楼、阁的理想道具。

（3）水平丝杠升降台，该结构的升降台具有土建量小、所需基坑浅、行程大，运行平稳，噪音低定位准确、造价低等优点。采用水平丝杠传动，通过剪叉结构实现台面的升降运动，在行程范围内可任意停止。

（4）链条式升降台，有良好的导向机构，保证设备运行时无倾斜。

（5）齿轮齿条式升降台，传动精确，造价高。

（6）螺旋器升降台，具有普通升降台的全部功能，主要特点是设备。占用基坑小，行程大。设备高度仅200—500 mm，行程可达14 m。当舞台建在2层以上的建筑物时，因空间受到限制时尤为适合。

从上面的比较可知，液压式升降机构升降平稳、噪音低、使用寿命长、承受载荷大而且控制相对简单，应用在舞台设备中比较合适。

二、升降台机构形式

升降台采用剪叉结构达到放大行程的效果，而且要求基坑较浅，从而可节约投资。液压缸左右对称布置，工作时总体水平方向所受合力为零；使得台面水平方向不发生运动，只是垂直方向的往复运动。上下方向设置有高低位行程开关，可保证升降高度。

三、系统设计

（1）方案确定，升降舞台的驱动方式和结构形式，其驱动方式有电力驱动和液压驱动2种，传动的结构形式有液压缸直顶式、液压缸一剪叉机构式、液压缸一钢丝绳式、液压马达—钢丝绳式、电动机一链条式、电动机一螺旋机构式、电动机一齿轮齿条式等。电动机驱动和液压驱动都是成熟、可靠的技术，其应用遍及国民经济的各个领域，在舞台机械设备中也获得了长时间的应用。综合分析以上各传动方式，并结合升降舞台升降高度达4 m的设计要求，确定设计方案为：液压驱动、液压缸斜顶剪叉机构，每一块升降舞台由一个独立的液压系统控制，而3块升降舞台之间的协调运动，则由计算机进行实时控制。

（2）系统设计，根据设计条件及设计方案，设计了升降舞台的液压传动系统原理图，如图1所示。为了使该系统能适用乳化液或纯水工作介质，系统中所有操纵控制阀都采用了二通插装阀控制技术。

四、工作原理

本系统采用定量泵、开式系统，系统的压力控制分为二级，升降液压缸13的压力设定和泵的卸载由电磁溢流阀5控制，锁紧液压缸16（双缸并联）的压力由减压阀14设定。升降液压缸13是系统的主要执行元件，为了使其在任意位置停止，在其活塞腔油路上设置一个液控单向阀12。该液压缸在上升时负载为正值，下降时负载为负值，这使得液压缸的工况变化很大，为了保持舞台升降速度的一致，设计了由4个单向阀7、8、9、10和单向节流阀11组成的液桥对液压缸进行进口节流和回油出口节流调速，其动作由三位四通换向阀6控制，原理如下：当二位三通电磁阀6e、6f、6g、6h：全部断电時主阀6b、6c关闭，主阀6a、6d开启，液压缸两腔油液经6A、6B 口通油箱；当电磁阀6e、6f通电，69、6h断电时，由6P口来的压力油，经6b，由6A口输出，经单向阀7、单向节流阀11、单向阀10、液控单向阀12进入液压缸13的下腔，液压缸上腔油液由6B口，经6d由6T回油箱；当电磁阀69、6h通电，6e、6f断电时，由6P口来的压力油，经6c，由6B进入液压缸上腔，并同时进入液控单向阀12，打开其中的交替单向阀12c，液压缸下腔的油液经12a、单向阀9、单向节流阀11、单向阀8，进入6A口，并经6a由6T回油箱。由以上分析知，换向阀6为三位四通Y型电磁换向阀。为了使舞台可靠地停在任意位置，系统设置了锁紧液压缸16，两缸并联，其压力由减压阀14设定，动作由二位四通电磁换向阀15控制。

五、结论

液压升降台是一种典型的舞台机械，它把机械、液压、控制3方面有机的结合起来。通过对液压升降台的研究和设计，提供了一般的舞台机械升降台的设计思路和方法，供有关技术人员参考。

参考文献：

[1]陈立定.电气控制与可编程控制器.广州：华南理工大学出版社，2001

[2]胡宗武等.非标准机械设备设计手册.北京：机械工业出版社，2002

（作者单位：江西省京剧团有限责任公司）